JP6834986B2 - Method for manufacturing positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary battery, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary battery, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery Manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体、非水系電解質二次電池用正極活物質、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a non-aqueous electrolyte secondary battery. The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for use.

近年、携帯電話やノート型パソコン等の携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な非水系電解質二次電池の開発が強く望まれている。また、モーター駆動用電源等の大型の電池として、高出力の二次電池の開発も強く望まれている。 In recent years, with the widespread use of portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers, the development of small and lightweight non-aqueous electrolyte secondary batteries having a high energy density has been strongly desired. Further, it is strongly desired to develop a high output secondary battery as a large battery such as a power source for driving a motor.

これらの要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極、正極、電解液等で構成され、負極活物質及び正極活物質として、リチウムを脱離及び挿入することが可能な材料が用いられている。 As a secondary battery that meets these requirements, there is a lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, an electrolytic solution, and the like, and a material capable of desorbing and inserting lithium is used as the negative electrode active material and the positive electrode active material.

リチウムイオン二次電池については、現在、研究開発が盛んに行われているところである。中でも、層状又はスピネル型のリチウム金属複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。 Currently, research and development of lithium-ion secondary batteries is being actively carried out. Among them, a lithium ion secondary battery using a layered or spinel type lithium metal composite oxide as a positive electrode material is being put into practical use as a battery having a high energy density because a high voltage of 4V class can be obtained.

係るリチウムイオン二次電池の正極材料として、現在、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)や、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)、リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn0.5)、リチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiMnO−LiNiMnCo)等のリチウム複合酸化物が提案されている。 Currently, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel, which is cheaper than cobalt, and lithium as the positive electrode material of the lithium ion secondary battery. Nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ), lithium manganese composite oxide using manganese (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 0.5) Mn 0.5 O 2), lithium-rich nickel-cobalt-manganese composite oxide (Li 2 MnO 3 -LiNi x Mn y Co z O 2) lithium composite oxide or the like is proposed.

これらの正極活物質の中でも、近年、高容量で熱安定性に優れたリチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物が注目されている。この複合酸化物は、リチウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化物等と同じく層状化合物である(例えば、非特許文献1参照。)。 Among these positive electrode active materials, a lithium excess nickel-cobalt-manganese composite oxide having a high capacity and excellent thermal stability has been attracting attention in recent years. This composite oxide is a layered compound like the lithium cobalt composite oxide and the lithium nickel composite oxide (see, for example, Non-Patent Document 1).

そして、係るリチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物を得るための前駆体の製造方法が、例えば特許文献1や、特許文献2に開示されている。 Then, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a method for producing a precursor for obtaining such a lithium excess nickel-cobalt-manganese composite oxide.

日本国特開2011−028999号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-0289999 日本国特開2011−146392号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-146392

「リチウムイオン電池の高性能化:固溶体正極材料について」、FBテクニカルニュース、No.66、2011年1月、3〜10頁"High Performance Lithium Ion Batteries: Solid Solution Positive Electrode Materials", FB Technical News, No. 66, January 2011, pp. 3-10

ところで、リチウムイオン二次電池の高出力化を目指すためには、リチウムイオンの正極負極間移動距離を短くすることが有効であることから、粒子内部に均一な細孔を有した多孔質な粒子を含む正極材料を用いることが有用である。 By the way, in order to aim at high output of a lithium ion secondary battery, it is effective to shorten the moving distance between the positive electrode and the negative electrode of lithium ion, so that the porous particles have uniform pores inside the particles. It is useful to use a positive electrode material containing.

しかしながら、特許文献1、2においては、前駆体の製造方法や、該前駆体を用いて製造される正極活物質の組成等については開示されているものの、正極活物質の粒子の構造については言及しておらず、特に、二次粒子の内部構造についての検討はなされていない。 However, although Patent Documents 1 and 2 disclose a method for producing a precursor, a composition of a positive electrode active material produced using the precursor, and the like, the structure of particles of the positive electrode active material is mentioned. In particular, the internal structure of the secondary particles has not been examined.

そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、多孔質な粒子を含有する非水系電解質二次電池用正極活物質を形成できる、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-mentioned problems of the prior art, in one aspect of the present invention, a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of forming a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing porous particles. The purpose is to provide.

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、
水素を含有する官能基と、を含んでおり、
含有する水素と、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meが1.60以上である非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を提供する。
According to one aspect of the present invention in order to solve the above problems.
Formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 ( where, in the formula, x + y + z + t = 1,0.05 ≦ x ≦ 0.3,0.1 ≦ y ≦ 0.4,0.55 ≦ z ≦ 0 8.8, 0 ≦ t ≦ 0.1 is satisfied, and M is one or more kinds of additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W). Represented nickel-cobalt-manganese carbonate complex and
It contains a functional group containing hydrogen and
Provided is a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which H / Me, which is a substance amount ratio of the contained hydrogen and the contained metal component Me, is 1.60 or more.

本発明の一態様によれば、多孔質な粒子を含有する非水系電解質二次電池用正極活物質を形成できる、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of forming a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing porous particles.

本発明の実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法のフロー図。FIG. 5 is a flow chart of a method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明に係る実施例1において得られた前駆体のSEM観察画像。SEM observation image of the precursor obtained in Example 1 according to the present invention. 本発明に係る実施例1において得られた正極活物質のSEM観察画像。An SEM observation image of the positive electrode active material obtained in Example 1 according to the present invention. 図3Aの一部拡大図。A partially enlarged view of FIG. 3A. 本発明に係る実施例1において作製したコイン型電池の断面構成の説明図。The explanatory view of the cross-sectional structure of the coin-type battery produced in Example 1 which concerns on this invention. 比較例2において得られた正極活物質のSEM観察画像。An SEM observation image of the positive electrode active material obtained in Comparative Example 2. 図5Aの一部拡大図。A partially enlarged view of FIG. 5A.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
[非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体]
本実施形態ではまず、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の一構成例について説明する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments and does not deviate from the scope of the present invention. Can be modified and substituted in various ways.
[Positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary batteries]
In this embodiment, first, a configuration example of a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described.

本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体は、一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含むことができる。The positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment, the general formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 ( where, in the formula, x + y + z + t = 1,0.05 ≦ x ≦ 0.3 , 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1, and M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, It can contain a nickel-cobalt-manganese carbonate complex represented by (one or more kinds of additive elements selected from Mo and W) and a functional group containing hydrogen.

そして、含有する水素と、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meを1.60以上とすることができる。 Then, H / Me, which is the substance amount ratio of the contained hydrogen and the contained metal component Me, can be set to 1.60 or more.

本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体(以下、単に「前駆体」とも記載する)は、上述のように、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基とを含むことができる。なお、前駆体は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基とから構成することもできる。 As described above, the positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “precursor”) is a nickel-cobalt-manganese carbonate complex and a functional group containing hydrogen. And can be included. The precursor can also be composed of a nickel cobalt manganese carbonate complex and a hydrogen-containing functional group.

本実施形態の前駆体は、微細な複数の一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子を含むことができ、該二次粒子から構成することもできる。 The precursor of the present embodiment can include substantially spherical secondary particles formed by aggregating a plurality of fine primary particles, and can also be composed of the secondary particles.

ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含む本実施形態の前駆体は、粒径の均一性が高く、かつ微細な結晶であり、非水系電解質二次電池用正極活物質の原料、すなわち前駆体として用いることができる。 The precursor of the present embodiment containing a nickel cobalt manganese carbonate composite and a functional group containing hydrogen is a crystal having high uniformity in particle size and fine crystals, and is a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery. It can be used as a raw material for an active material, that is, as a precursor.

以下に、本実施形態の前駆体について具体的に説明する。
(組成)
ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物は、上述のように、一般式:NiCoMnCOで表される塩基性炭酸塩形態のニッケルコバルトマンガン複合物である。
Hereinafter, the precursor of the present embodiment will be specifically described.
(composition)
Nickel-cobalt-manganese carbonate composite, as described above, the general formula: is a Ni x Co y Mn z M t CO nickel-cobalt-manganese composite basic carbonate salt form represented by 3.

但し、上記一般式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。 However, in the above general formula, x + y + z + t = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1. Filled, M is one or more additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, W.

なお、本実施形態の前駆体は、一般式1:xMn(CO・yMn(OH)、一般式2:xCo(CO・yCo(OH)・zHOおよび、一般式3:NiCO(OH)(HO)などで表される炭酸塩や水酸化物の混合した組成不定の化合物を含むことができ、係る状態をまとめて既述の一般式で表したものである。The precursors of the present embodiment include general formula 1: xMn 2 (CO 3 ) 3 · yMn (OH) 3 , general formula 2: xCo (CO 3 ) 2 · yCo (OH) 2 · zH 2 O, and General formula 3: Ni 4 CO 3 (OH) 6 (H 2 O) 4 and the like can contain a compound having an indefinite composition mixed with carbonates and hydroxides, and the above-mentioned states are summarized. It is expressed by a general formula.

本実施形態の前駆体を、非水系電解質二次電池の正極活物質の前駆体として用いた場合に、サイクル特性や出力特性等の電池特性をさらに向上させるために、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物には、上述のように1種類以上の添加元素を添加することもできる。 When the precursor of the present embodiment is used as a precursor of the positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, a nickel cobalt manganese carbonate composite is used in order to further improve battery characteristics such as cycle characteristics and output characteristics. It is also possible to add one or more kinds of additive elements to the above-mentioned.

Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素は、所定の原子数比tの範囲内で、二次粒子の内部に均一に分布、および/または二次粒子の表面を均一に被覆していることが好ましい。 One or more kinds of additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W are uniformly inside the secondary particles within a predetermined atomic number ratio t. It is preferable that the distribution and / or the surface of the secondary particles is uniformly covered.

ただし、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物では、添加元素の原子数比tが0.1を超えると、酸化還元反応(Redox反応)に貢献する金属元素が減少し、電池容量が低下する恐れがある。 However, in the nickel-cobalt-manganese carbonate composite, if the atomic number ratio t of the added element exceeds 0.1, the metal element contributing to the redox reaction (Redox reaction) decreases, and the battery capacity may decrease. ..

また、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物が添加元素を含有していない場合でも、本実施形態の前駆体を用いて作製した正極活物質は、サイクル特性や、出力特性等の電池特性について、十分な特性を有している。このため、添加元素を含有しなくてもよい。 Further, even when the nickel-cobalt-manganese carbonate composite does not contain an additive element, the positive electrode active material produced by using the precursor of the present embodiment has sufficient battery characteristics such as cycle characteristics and output characteristics. It has characteristics. Therefore, it is not necessary to contain an additive element.

このため、添加元素は、原子数比tで0≦t≦0.1の範囲内となるように調整することが好ましい。 Therefore, it is preferable to adjust the additive element so that the atomic number ratio is within the range of 0 ≦ t ≦ 0.1.

上記添加元素としては、上述のようにMg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上を用いることができるが、特に、添加元素はモリブデンを含むことが好ましい。すなわち、既述の一般式:NiCoMnCO中の添加元素MはMoを含有することが好ましい。これは、本発明の発明者らの検討によれば、添加元素がモリブデンを含有する場合、該前駆体を用いて調製した正極活物質を用いた非水系電解質二次電池において、初期放電容量を特に増加させることができるからである。As the additive element, one or more selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W can be used as described above, and molybdenum is particularly used as the additive element. It is preferable to include it. That is, above the general formula: Ni x Co y Mn z M t CO 3 added element M in the preferably contains a Mo. According to the study by the inventors of the present invention, when the additive element contains molybdenum, the initial discharge capacity is determined in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode active material prepared using the precursor. This is because it can be increased in particular.

さらに、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物中の金属成分、すなわちNi、Co、Mn、及び添加元素Mのうち、モリブデンの含有割合が0.5at%以上5at%以下であることがより好ましい。これは、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物の金属成分中のモリブデンの含有量を0.5at%以上とすることで、上述の初期放電容量が増加する効果を特に発現できるからである。また、モリブデンは焼成時に焼結を促進する効果を有するが、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物の金属成分中のモリブデンの含有量を5at%以下とすることで、過度に大きな結晶体が生成することを防止し、該前駆体を用いて作製した電池における抵抗の上昇や、放電容量の低下を確実に防止できるため好ましいからである。 Further, the nickel cobalt manganese carbonate composite contains 0.5 at% or more and 5 at% or less of molybdenum among the metal components in the nickel cobalt manganese carbonate composite, that is, Ni, Co, Mn, and the additive element M. Is more preferable. This is because the above-mentioned effect of increasing the initial discharge capacity can be particularly exhibited by setting the content of molybdenum in the metal component of the nickel-cobalt-manganese carbonate composite to 0.5 at% or more. Further, molybdenum has an effect of accelerating sintering during firing, but when the content of molybdenum in the metal component of the nickel cobalt manganese carbonate composite is 5 at% or less, an excessively large crystal is formed. This is preferable because it is possible to prevent an increase in resistance and a decrease in discharge capacity in a battery manufactured by using the precursor.

また、本発明の発明者らの検討によれば、添加元素がモリブデンを含有することにより、該前駆体を用いて作製した正極活物質の比表面積を低減できる効果が確認された。これは、モリブデン添加により、正極活物質内の微細な空孔が大きな空孔へ構造的に変化しているためである。さらに、本発明の発明者らの検討によれば、正極活物質の比表面積を1.5m/g以上15.0m/g以下の範囲に制御することで、正極合材ペーストの製造を容易にすることができる。そこで、比表面積を上記範囲に制御する観点からも、添加元素がモリブデンを含有することが好ましい。Further, according to the study by the inventors of the present invention, it was confirmed that the inclusion of molybdenum as the additive element has the effect of reducing the specific surface area of the positive electrode active material produced by using the precursor. This is because the addition of molybdenum structurally changes the fine pores in the positive electrode active material into large pores. Further, according to the study by the inventors of the present invention, by controlling the specific surface area of the positive electrode active material in the range of 1.5 m 2 / g or more and 15.0 m 2 / g or less, the positive electrode mixture paste can be produced. Can be facilitated. Therefore, from the viewpoint of controlling the specific surface area within the above range, it is preferable that the additive element contains molybdenum.

添加元素は、前駆体が含有する二次粒子(以下、単に「前駆体粒子」とも記載する)の内部に均一に分布および/または二次粒子の表面を均一に被覆されていることが好ましい。 It is preferable that the additive element is uniformly distributed inside the secondary particles contained in the precursor (hereinafter, also simply referred to as “precursor particles”) and / or the surface of the secondary particles is uniformly coated.

ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物において、添加元素の状態は特に限定されるものではない。ただし、添加元素は、上述のようにニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物内部に均一に分布および/または表面に均一に被覆していることが好ましい。これは、添加元素が、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物内部、および/または表面に分布(被覆)することで、本実施形態の前駆体を正極活物質の前駆体として用いた場合に電池特性
を特に向上させることができるためである。
In the nickel-cobalt-manganese carbonate composite, the state of the additive element is not particularly limited. However, it is preferable that the additive element is uniformly distributed inside the nickel-cobalt-manganese carbonate composite and / or uniformly coated on the surface as described above. This is because the additive element is distributed (coated) inside and / or on the surface of the nickel-cobalt-manganese carbonate composite, so that the battery characteristics can be improved when the precursor of the present embodiment is used as the precursor of the positive electrode active material. This is because it can be particularly improved.

なお、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物では、1種類以上の添加元素の添加量が特に少ない場合でも、電池特性を向上させる効果を十分に高めるために、該炭酸塩複合物内部より炭酸塩複合物表面における1種類以上の添加元素の濃度を高めることが好ましい。 In the nickel cobalt manganese carbonate composite, even when the amount of one or more additive elements added is particularly small, the carbonate composite is more than inside the carbonate composite in order to sufficiently enhance the effect of improving the battery characteristics. It is preferable to increase the concentration of one or more additive elements on the surface.

以上のように、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物では、1種類以上の添加元素の添加量が少量であっても、電池特性を向上させる効果が得られると共に、電池容量の低下を抑制することができる。 As described above, in the nickel cobalt manganese carbonate composite, even if the amount of one or more additive elements added is small, the effect of improving the battery characteristics can be obtained and the decrease in battery capacity can be suppressed. it can.

また、本実施形態の前駆体は、既述の水素を含有する官能基を含むことができる。水素を含有する官能基としては、例えば水素基や、ヒドロキシル基等が挙げられる。水素を含有する官能基は、製造工程で混入するものであり、本実施形態の前駆体が含有する水素Hと、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meを1.60以上とすることで、正極活物質とした場合に多孔質な粒子とすることができ、好ましい。 In addition, the precursor of the present embodiment can contain the above-mentioned hydrogen-containing functional groups. Examples of the hydrogen-containing functional group include a hydrogen group and a hydroxyl group. The hydrogen-containing functional group is mixed in the manufacturing process, and H / Me, which is the substance amount ratio of the hydrogen H contained in the precursor of the present embodiment and the contained metal component Me, is 1.60 or more. Therefore, when the positive electrode active material is used, the particles can be made porous, which is preferable.

なお、ここでいう前駆体が含有する金属成分Meとは、上記一般式で挙げたNi、Co、Mn、及び添加元素であるMが挙げられる。 The metal component Me contained in the precursor here includes Ni, Co, Mn and M which is an additive element mentioned in the above general formula.

また、本実施形態の前駆体は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物、及び水素を含有する官能基以外の成分、を含有することもできるが、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物、及び水素を含有する官能基から構成することもできる。なお、本実施形態の前駆体が、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物、及び水素を含有する基から構成される場合であっても、製造工程等での不可避成分を含有することを排除するものではない。
[非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法(以下、単に「前駆体の製造方法」とも記載する)の一構成例について説明する。
Further, the precursor of the present embodiment may contain a nickel cobalt manganese carbonate complex and a component other than a functional group containing hydrogen, but contains a nickel cobalt manganese carbonate complex and hydrogen. It can also be composed of functional groups. Even when the precursor of the present embodiment is composed of a nickel-cobalt-manganese carbonate complex and a hydrogen-containing group, it does not exclude the inclusion of unavoidable components in the manufacturing process or the like. Absent.
[Manufacturing method of positive electrode active material precursor for non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, a configuration example of a method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “precursor production method”) will be described.

なお、本実施形態の前駆体の製造方法により、既述の前駆体を製造することができるため、既に説明した内容については、一部説明を省略する。 Since the precursor described above can be produced by the method for producing a precursor of the present embodiment, some of the contents already described will be omitted.

本実施形態の前駆体の製造方法は、晶析反応によって前駆体を得ることができ、必要に応じて得られた前駆体を洗浄及び乾燥することができる。 In the method for producing a precursor of the present embodiment, a precursor can be obtained by a crystallization reaction, and the obtained precursor can be washed and dried if necessary.

具体的には、本実施形態の前駆体の製造方法は、一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含む非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法に関し、以下の工程を有することができる。Specifically, the method for manufacturing a precursor of the present embodiment, the general formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 ( where, in the formula, x + y + z + t = 1,0.05 ≦ x ≦ 0.3,0 .1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1, where M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, A positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a nickel-cobalt-manganese carbonate complex represented by (1 or more kinds of additive elements selected from W) and a functional group containing hydrogen. Can have the following steps with respect to the manufacturing method of.

炭酸イオンの存在下、アルカリ性物質および/またはアンモニウムイオン供給体を含有する初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを、混合した混合水溶液において核を生成する核生成工程。
核生成工程で形成した核を成長させる粒子成長工程。
そして、核生成工程は、混合水溶液のpH値を、反応温度40℃基準において7.5以下に制御し、酸素含有雰囲気下で実施することができる。
An initial aqueous solution containing an alkaline substance and / or an ammonium ion feeder in the presence of carbonate ions, an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component. And, a nucleation generation step to generate nuclei in a mixed aqueous solution.
A particle growth process that grows the nuclei formed in the nucleation process.
Then, the nucleation step can be carried out in an oxygen-containing atmosphere by controlling the pH value of the mixed aqueous solution to 7.5 or less based on the reaction temperature of 40 ° C.

図1に示した、本実施形態の前駆体の製造方法のフローの一構成例について、以下に説明する。図1に示すように、本実施形態の前駆体の製造方法は、(A)核生成工程と、核生成工程を行った後、前駆体の粒子を共沈法により生成させる(B)粒子成長工程とを有している。 A configuration example of the flow of the method for producing the precursor of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described below. As shown in FIG. 1, in the method for producing a precursor of the present embodiment, (A) a nucleation step and a nucleation step are performed, and then particles of the precursor are generated by a coprecipitation method (B) particle growth. Has a process.

従来の連続晶析法では、核生成反応と粒子成長反応とが同じ反応槽内において同時に進行するため、得られる化合物粒子の粒度分布が広範囲となっていた。 In the conventional continuous crystallization method, the nucleation reaction and the particle growth reaction proceed simultaneously in the same reaction vessel, so that the particle size distribution of the obtained compound particles is wide.

これに対して、本実施形態の前駆体の製造方法は、主として核生成反応が生じる時間(核生成工程)と、主として粒子成長反応が生じる時間(粒子成長工程)とを明確に分離している。これにより、両工程を同じ反応槽内で行ったとしても、狭い粒度分布を持つ前駆体の粒子を得ることができる。なお、両工程の間には原料の添加を停止し、撹拌のみを行う核解砕工程を含むことができる。 On the other hand, in the method for producing a precursor of the present embodiment, the time when the nucleation reaction mainly occurs (nucleation step) and the time when the particle growth reaction mainly occurs (particle growth step) are clearly separated. .. As a result, even if both steps are performed in the same reaction vessel, precursor particles having a narrow particle size distribution can be obtained. In addition, a nuclear crushing step in which the addition of the raw material is stopped and only stirring is performed can be included between the two steps.

以下、本実施形態の前駆体の製造方法の各工程について、具体的に説明する。
(1)核生成工程
核生成工程について、図1を参照して説明する。
Hereinafter, each step of the method for producing a precursor of the present embodiment will be specifically described.
(1) Nucleation Step The nucleation step will be described with reference to FIG.

図1に示すように、核生成工程ではまず、反応槽においてイオン交換水(水)と、アルカリ性物質および/またはアンモニウムイオン供給体とを混合し、初期水溶液を調製できる。 As shown in FIG. 1, in the nucleation step, first, an ion-exchanged water (water) can be mixed with an alkaline substance and / or an ammonium ion feeder in a reaction vessel to prepare an initial aqueous solution.

アンモニウムイオン供給体は、特に限定されるものではないが、炭酸アンモニウム水溶液、アンモニア水、塩化アンモニウム水溶液、硫酸アンモニウム水溶液から選択された1種類以上であることが好ましい。 The ammonium ion feeder is not particularly limited, but is preferably one or more selected from an aqueous ammonium carbonate solution, an aqueous ammonia solution, an aqueous ammonium chloride solution, and an aqueous ammonium sulfate solution.

また、アルカリ性物質についても特に限定されるものではないが、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択された1種類以上であることが好ましい。 Further, the alkaline substance is not particularly limited, but it is preferably one or more selected from sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, and potassium hydroxide.

核生成工程では、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加した混合水溶液について、後述する粒子成長工程よりも低いpH値に維持することが好ましい。これは、混合水溶液のpH値を低く維持することで、混合水溶液内の核を小さく、かつ数を増やすことができ、得られる前駆体に含まれる二次粒子の粒子径を小さくすることが可能になるからである。 In the nucleation step, it is preferable to maintain the pH value of the mixed aqueous solution obtained by adding an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel as a metal component to the initial aqueous solution at a lower pH value than in the particle growth step described later. By keeping the pH value of the mixed aqueous solution low, the number of nuclei in the mixed aqueous solution can be reduced and the number can be increased, and the particle size of the secondary particles contained in the obtained precursor can be reduced. Because it becomes.

そこで、初期水溶液には必要に応じて酸性の物質を添加してpH値を5.4以上7.5以下に調整することが好ましく、6.4以上7.4以下に調整することがより好ましい。特にpH値は6.4以上7.0以下に調整することがさらに好ましい。 Therefore, it is preferable to add an acidic substance to the initial aqueous solution to adjust the pH value to 5.4 or more and 7.5 or less, and more preferably to 6.4 or more and 7.4 or less. .. In particular, it is more preferable to adjust the pH value to 6.4 or more and 7.0 or less.

核生成工程の間、混合水溶液もpH値が上記範囲にあることが好ましい。なお、核生成工程の間には混合水溶液のpH値が微変動することから、核生成工程の間の混合水溶液のpH値の最大値を核生成工程の混合水溶液のpH値とすることができ、該混合水溶液のpH値が上記範囲にあることが好ましい。 During the nucleation step, the pH value of the mixed aqueous solution is also preferably in the above range. Since the pH value of the mixed aqueous solution fluctuates slightly during the nucleation step, the maximum pH value of the mixed aqueous solution during the nucleation step can be used as the pH value of the mixed aqueous solution in the nucleation step. It is preferable that the pH value of the mixed aqueous solution is in the above range.

酸性の物質としては、特に限定されるものではなく、例えば硫酸等を好ましく用いることができる。なお、酸性の物質としては、初期水溶液に添加する金属成分を含有する水溶液を調製する際に用いる金属塩と同じ種類の酸を用いることが好ましい。 The acidic substance is not particularly limited, and for example, sulfuric acid or the like can be preferably used. As the acidic substance, it is preferable to use the same type of acid as the metal salt used when preparing the aqueous solution containing the metal component to be added to the initial aqueous solution.

なお、核生成工程の間、混合水溶液のpH値は中心値(設定pH値)の上下0.2以内に制御されていることが好ましい。 During the nucleation step, the pH value of the mixed aqueous solution is preferably controlled within 0.2 above and below the center value (set pH value).

核生成工程では、初期水溶液を調製した反応槽内に酸素含有ガスを吹き込むことにより雰囲気制御を行った後、後述する金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を例えば一定流量で供給し、混合水溶液のpH値を所定の範囲に入るように制御できる。これにより、混合水溶液中に含まれている溶存酸素や、反応槽に供給した酸素含有ガスに含まれる酸素などと反応し炭酸塩の単一結晶ではない不定形の微細な粒子が生成される。また、酸素含有ガスを吹き込むことにより、不活性ガス雰囲気の場合と比較して前駆体に対して水素を含有する官能基を混入しやすくすることができ、得られる前駆体が含有する水素と、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meを1.60以上とすることができる。 In the nuclear formation step, the atmosphere is controlled by blowing an oxygen-containing gas into the reaction vessel in which the initial aqueous solution is prepared, and then an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel as a metal component described later is flowed at a constant flow rate, for example. The pH value of the mixed aqueous solution can be controlled to be within a predetermined range. As a result, it reacts with dissolved oxygen contained in the mixed aqueous solution and oxygen contained in the oxygen-containing gas supplied to the reaction vessel to generate irregular fine particles of carbonate which are not single crystals. Further, by injecting an oxygen-containing gas, it is possible to easily mix a functional group containing hydrogen with the precursor as compared with the case of an inert gas atmosphere, and the hydrogen contained in the obtained precursor and the hydrogen contained in the precursor can be easily mixed. The H / Me, which is the ratio of the amount of substance to the contained metal component Me, can be 1.60 or more.

なお、核生成工程では、初期水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加している間も継続して反応槽内に酸素含有ガスを供給することもできる。 In the nucleation step, oxygen-containing gas can be continuously supplied into the reaction vessel even while an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the initial aqueous solution.

反応槽内に酸素含有ガスを供給する場合、該酸素含有ガスの供給量は、混合水溶液中の溶存酸素濃度を測定することで確認できる。核生成工程中に混合水溶液中の溶存酸素が消費されるため混合水溶液中の溶存酸素量が飽和量の半分以上であれば反応に十分な溶存酸素/酸素が供給できていることになる。 When the oxygen-containing gas is supplied into the reaction vessel, the amount of the oxygen-containing gas supplied can be confirmed by measuring the dissolved oxygen concentration in the mixed aqueous solution. Since the dissolved oxygen in the mixed aqueous solution is consumed during the nucleation step, if the amount of dissolved oxygen in the mixed aqueous solution is more than half of the saturated amount, it means that sufficient dissolved oxygen / oxygen can be supplied for the reaction.

酸素含有ガスとしては、例えば空気等を用いることができる。 As the oxygen-containing gas, for example, air or the like can be used.

核生成工程では、反応槽内で初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合することで混合水溶液を形成することができる。 In the nuclear formation step, an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component are added to and mixed with the initial aqueous solution in the reaction vessel. An aqueous solution can be formed.

なお、初期水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加する際、得られる混合水溶液のpH値は、反応温度40℃基準において、7.5以下に制御されていることが好ましく、7.4以下に制御されていることがより好ましく、7.0以下に制御されていることがさらに好ましい。このため、ニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液は一度に添加するのではなく、初期水溶液に徐々に滴下することが好ましい。 When an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the initial aqueous solution, the pH value of the obtained mixed aqueous solution is preferably controlled to 7.5 or less based on the reaction temperature of 40 ° C. It is more preferably controlled to 4 or less, and further preferably to 7.0 or less. Therefore, it is preferable that the aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel is not added all at once, but is gradually added dropwise to the initial aqueous solution.

また、混合水溶液のpHを制御するため、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を滴下するのに合わせて、pH調整水溶液もあわせて滴下することができる。この際のpH調整水溶液としては、特に限定されないが、例えばアルカリ性物質および/またはアンモニウムイオン供給体を含有する水溶液を用いることができる。なお、アルカリ性物質、アンモニウムイオン供給体としては特に限定されないが、初期水溶液において説明したものと同様の物質を用いることができる。pH調整水溶液を反応槽内に供給する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、得られた混合水溶液を十分に撹拌しながら、定量ポンプ等の流量制御が可能なポンプで、混合水溶液のpH値が所定の範囲に保持されるように、添加すればよい。 Further, in order to control the pH of the mixed aqueous solution, the pH-adjusted aqueous solution can be added dropwise as well as the aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel as a metal component. The pH adjusting aqueous solution at this time is not particularly limited, and for example, an aqueous solution containing an alkaline substance and / or an ammonium ion feeder can be used. The alkaline substance and the ammonium ion feeder are not particularly limited, but the same substances as those described in the initial aqueous solution can be used. The method of supplying the pH-adjusted aqueous solution into the reaction vessel is not particularly limited. For example, a pump capable of controlling the flow rate of the obtained mixed aqueous solution while sufficiently stirring the mixed aqueous solution, such as a metering pump, is used to prepare the mixed aqueous solution. It may be added so that the pH value is maintained in a predetermined range.

そして、上述のように初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加することで得られた、混合水溶液の中で前駆体の核となる粒子を生成できる。混合水溶液中に所定量の核が生成したか否かは、混合水溶液に含まれる金属塩の量によって判断することができる。 Then, as described above, particles that become the core of the precursor can be generated in the mixed aqueous solution obtained by adding an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel as a metal component to the initial aqueous solution. .. Whether or not a predetermined amount of nuclei are generated in the mixed aqueous solution can be determined by the amount of the metal salt contained in the mixed aqueous solution.

ここで、核生成工程で初期水溶液に添加する、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とについて説明する。 Here, an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component, which are added to the initial aqueous solution in the nucleation step, will be described.

金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液と、においては、各金属成分を含有する金属化合物を含有することができる。すなわち、例えば金属成分としてコバルトを含有する水溶液であれば、コバルトを含有する金属化合物を含むことができる。 An aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component can contain a metal compound containing each metal component. That is, for example, an aqueous solution containing cobalt as a metal component can contain a metal compound containing cobalt.

そして、金属化合物としては、水溶性の金属化合物を用いることが好ましく、水溶性金属化合物としては、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩等が挙げられる。具体的には例えば、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸マンガン等を好適に用いることができる。 As the metal compound, it is preferable to use a water-soluble metal compound, and examples of the water-soluble metal compound include nitrates, sulfates, hydrochlorides and the like. Specifically, for example, nickel sulfate, cobalt sulfate, manganese sulfate and the like can be preferably used.

これらの、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とは、予め、一部、または全部を混合し、金属成分含有混合水溶液として、初期水溶液に添加できる。 The aqueous solution containing nickel as a metal component, the aqueous solution containing cobalt as a metal component, and the aqueous solution containing manganese as a metal component are partially or wholly mixed in advance, and a mixed aqueous solution containing a metal component is used. Can be added to the initial aqueous solution.

得られる前駆体中の各金属の組成比は、金属成分含有混合水溶液中の各金属の組成比と同様となる。このため、核生成工程で初期水溶液に添加する、金属成分含有混合水溶液中に含まれる、各金属の組成比は、生成する前駆体における各金属の組成比と等しくなるように、例えば溶解する金属化合物の割合を調整して金属成分含有混合水溶液を調製することが好ましい。 The composition ratio of each metal in the obtained precursor is the same as the composition ratio of each metal in the mixed aqueous solution containing a metal component. Therefore, for example, a metal to be dissolved so that the composition ratio of each metal contained in the mixed aqueous solution containing a metal component added to the initial aqueous solution in the nuclear formation step is equal to the composition ratio of each metal in the precursor to be produced. It is preferable to adjust the ratio of the compound to prepare a mixed aqueous solution containing a metal component.

なお、複数の金属化合物を混合することで、特定の金属化合物同士が反応して不要な化合物が生成される場合等には、それぞれの金属成分を含有する水溶液を所定の割合で同時に初期水溶液に添加してもよい。 When a specific metal compound reacts with each other to generate an unnecessary compound by mixing a plurality of metal compounds, an aqueous solution containing each metal component is simultaneously made into an initial aqueous solution at a predetermined ratio. It may be added.

各金属成分を含有する水溶液を混合せず、個別に初期水溶液に添加する場合、添加する金属成分を含有する水溶液全体で、含まれる各金属の組成比が、生成する前駆体における各金属の組成比と等しくなるように、各金属成分を含有する水溶液を調製することが好ましい。 When the aqueous solution containing each metal component is not mixed and is added individually to the initial aqueous solution, the composition ratio of each metal contained in the entire aqueous solution containing the metal component to be added is the composition of each metal in the generated precursor. It is preferable to prepare an aqueous solution containing each metal component so as to be equal to the ratio.

既述の様に、本実施形態の前駆体の製造方法により製造する前駆体は、一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含むことができる。As described above, the precursor produced by a production method of a precursor of the present embodiment, the general formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 ( where, in the formula, x + y + z + t = 1,0.05 ≦ x ≤0.3, 0.1≤y≤0.4, 0.55≤z≤0.8, 0≤t≤0.1, where M is Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, It can contain a nickel-cobalt-manganese carbonate complex represented by (one or more kinds of additive elements selected from Zr, Nb, Mo, and W) and a functional group containing hydrogen.

すなわち、ニッケル、コバルト、マンガン以外に、添加元素をさらに含有することもできる。 That is, in addition to nickel, cobalt, and manganese, additive elements can be further contained.

このため、核生成工程では必要に応じて、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素(以下、単に「添加元素」とも記載する)を含む水溶液(以下、単に「添加元素を含む水溶液」とも記載する)も初期水溶液に添加することができる。既述のように添加元素はMoを含有することが好ましいことから、添加元素を含む水溶液として、少なくとも金属成分としてモリブデンを含有する水溶液を用いることが好ましい。 Therefore, in the nucleation step, one or more kinds of additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W (hereinafter, also simply referred to as "additive elements") are used as needed. An aqueous solution containing (described) (hereinafter, also simply referred to as “aqueous solution containing additive elements”) can also be added to the initial aqueous solution. Since it is preferable that the additive element contains Mo as described above, it is preferable to use an aqueous solution containing at least molybdenum as a metal component as the aqueous solution containing the additive element.

なお、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を混合して、金属成分含有混合水溶液としてから初期水溶液に添加する場合は、該金属成分含有混合水溶液に、添加元素を含む水溶液を添加、混合しておいても良い。 When an aqueous solution containing nickel as a metal component is mixed to prepare a metal component-containing mixed aqueous solution and then added to the initial aqueous solution, the aqueous solution containing an additive element is added and mixed with the metal component-containing mixed aqueous solution. You can leave it.

また、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を混合せずに個別に初期水溶液に添加する場合は、これに併せて、添加元素を含む水溶液を個別に初期水溶液に添加できる。 Further, when an aqueous solution containing nickel as a metal component or the like is individually added to the initial aqueous solution without being mixed, the aqueous solution containing the additive element can be individually added to the initial aqueous solution.

ここで、添加元素を含む水溶液は、例えば添加元素を含有する化合物を用いて調製できる。そして、添加元素を含有する化合物としては、例えば硫酸チタン、ペルオキソチタン酸アンモニウム、シュウ酸チタンカリウム、硫酸バナジウム、バナジン酸アンモニウム、硫酸クロム、クロム酸カリウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、シュウ酸ニオブ、モリブデン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸アンモニウム等が挙げられ、添加する元素にあわせて化合物を選択することができる。 Here, the aqueous solution containing the additive element can be prepared by using, for example, a compound containing the additive element. Examples of the compound containing the additive element include titanium sulfate, ammonium peroxotitanate, potassium titanium oxalate, vanadium sulfate, ammonium vanadate, chromium sulfate, potassium chromate, zirconium sulfate, zirconium nitrate, niobium oxalate, and molybdenum. Examples thereof include ammonium acid, sodium tungstate, ammonium tungstate, and the like, and the compound can be selected according to the element to be added.

既述のように、添加元素は、前駆体が含有する核粒子の内部に均一に分布および/または核粒子の表面を均一に被覆されていることが好ましい。 As described above, it is preferable that the additive element is uniformly distributed inside the nuclear particles contained in the precursor and / or the surface of the nuclear particles is uniformly coated.

そして、混合水溶液に、上述した添加元素を含む水溶液を添加することで、添加元素を、前駆体が含有する核粒子の内部に均一に分散させることができる。 Then, by adding the aqueous solution containing the above-mentioned additive element to the mixed aqueous solution, the additive element can be uniformly dispersed inside the nuclear particles contained in the precursor.

また、前駆体の二次粒子の表面を、添加元素で均一に被覆するためには、例えば後述する粒子成長工程終了後、添加元素で被覆する被覆工程を実施することができる。被覆工程については粒子成長工程において後述する。 Further, in order to uniformly coat the surface of the secondary particles of the precursor with the additive element, for example, after the completion of the particle growth step described later, a coating step of coating with the additive element can be carried out. The coating step will be described later in the particle growth step.

また、核生成工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成することができる。この際、炭酸イオンの供給方法は特に限定されるものではなく、例えば反応槽内に後述する酸素含有ガスと共に二酸化炭素ガスを供給することで混合水溶液に炭酸イオンを供給することができる。また、初期水溶液や、pH調整水溶液を調製する際に炭酸塩を用いて、炭酸イオンを供給することもできる。 Further, in the nucleation step, in the presence of carbonate ions, an aqueous solution containing nickel as a metal component or the like is added to and mixed with the initial aqueous solution to obtain a mixed aqueous solution, and nucleation can be generated in the mixed aqueous solution. At this time, the method for supplying carbonate ions is not particularly limited, and for example, carbon dioxide ions can be supplied to the mixed aqueous solution by supplying carbon dioxide gas together with the oxygen-containing gas described later into the reaction vessel. In addition, carbonate ions can be supplied by using a carbonate when preparing an initial aqueous solution or a pH-adjusted aqueous solution.

ここまで説明したように、核生成工程では、炭酸イオンの存在下、初期水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加、混合して、混合水溶液とし、該混合水溶液において、核を生成できる。 As described above, in the nucleation step, in the presence of carbonate ions, an aqueous solution containing nickel as a metal component or the like is added to and mixed with the initial aqueous solution to obtain a mixed aqueous solution, and nucleation is generated in the mixed aqueous solution. it can.

この際、混合水溶液中の金属化合物の濃度は、1mol/L以上2.6mol/L以下であることが好ましく、1.5mol/L以上2.2mol/L以下であることがより好ましい。 At this time, the concentration of the metal compound in the mixed aqueous solution is preferably 1 mol / L or more and 2.6 mol / L or less, and more preferably 1.5 mol / L or more and 2.2 mol / L or less.

これは、混合水溶液中の金属化合物の濃度が1mol/L未満では、反応槽当たりの晶析物量が少なくなるため、生産性が低下して好ましくないからである。一方、混合水溶液中の金属化合物の濃度が2.6mol/Lを超えると、常温での飽和濃度を超える恐れがあり、結晶が再析出して設備の配管を詰まらせる等する場合があるからである。 This is because if the concentration of the metal compound in the mixed aqueous solution is less than 1 mol / L, the amount of crystallized substances per reaction vessel is small, which is not preferable because the productivity is lowered. On the other hand, if the concentration of the metal compound in the mixed aqueous solution exceeds 2.6 mol / L, the saturation concentration at room temperature may be exceeded, and crystals may reprecipitate and clog the equipment piping. is there.

なお、金属化合物の濃度とは、混合水溶液に添加した、金属成分としてニッケルを含有する水溶液、金属成分としてコバルトを含有する水溶液、金属成分としてマンガンを含有する水溶液、及び場合によってはさらに添加した添加元素を含む水溶液、に由来する金属化合物の濃度を意味する。 The concentration of the metal compound refers to an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, an aqueous solution containing manganese as a metal component, and, in some cases, further added addition to the mixed aqueous solution. It means the concentration of a metal compound derived from an aqueous solution containing an element.

核生成工程において、混合水溶液の温度は、20℃以上に維持することが好ましく、30℃以上に維持することがより好ましい。なお、核生成工程における混合水溶液の温度の上限は特に限定されないが、例えば70℃以下であることが好ましく、50℃以下であることがより好ましい。 In the nucleation step, the temperature of the mixed aqueous solution is preferably maintained at 20 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher. The upper limit of the temperature of the mixed aqueous solution in the nucleation step is not particularly limited, but is preferably 70 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower, for example.

これは、核生成工程において、混合水溶液の温度が20℃未満の場合には、溶解度が低いため、核発生が起こりやすく制御が難しくなる場合があるからである。 This is because, in the nucleation step, when the temperature of the mixed aqueous solution is less than 20 ° C., the solubility is low, so that nucleation is likely to occur and control may be difficult.

一方、核生成工程において、混合水溶液の温度が70℃を超えると、一次結晶に歪が生じタップ密度が低くなる恐れがあるからである。 On the other hand, in the nucleation step, if the temperature of the mixed aqueous solution exceeds 70 ° C., the primary crystal may be distorted and the tap density may be lowered.

核生成工程において、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は特に限定されないが、例えば0g/L以上20g/L以下であることが好ましく、特に一定値に保たれていることが好ましい。 In the nucleation step, the concentration of ammonium ions in the mixed aqueous solution is not particularly limited, but is preferably 0 g / L or more and 20 g / L or less, and particularly preferably kept at a constant value.

混合水溶液中のpH値や、その他アンモニウムイオン濃度、溶存酸素量等については、それぞれ一般的なpH計、イオンメータ、溶存酸素計によって測定することが可能である。 The pH value in the mixed aqueous solution, other ammonium ion concentration, the amount of dissolved oxygen, and the like can be measured by a general pH meter, ion meter, and dissolved oxygen meter, respectively.

核生成工程終了後、すなわち、金属成分含有混合水溶液等の、初期水溶液への添加が終了した後、混合水溶液への撹拌を継続し、生成した核の解砕を行うことが好ましい(核解砕工程)。核解砕工程を実施する場合、その時間は1分以上行うことが好ましく、3分以上がさらに好ましい。核解砕工程を実施することで、生成した核が凝集したり、粒径の粗大化と粒子内部の密度低下をより確実に抑制することができる。
(2)粒子成長工程
次に、粒子成長工程について、図1を用いて説明する。
After the nucleation step is completed, that is, after the addition of the metal component-containing mixed aqueous solution to the initial aqueous solution is completed, it is preferable to continue stirring the mixed aqueous solution to crush the generated nuclei (nucleation crushing). Process). When the nuclear crushing step is carried out, the time is preferably 1 minute or more, and more preferably 3 minutes or more. By carrying out the nuclear crushing step, it is possible to more reliably suppress the agglomeration of the generated nuclei, the coarsening of the particle size, and the decrease in the density inside the particles.
(2) Particle Growth Step Next, the particle growth step will be described with reference to FIG.

粒子成長工程では、核生成工程で生成した核を成長させることができる。 In the particle growth step, the nuclei generated in the nucleation step can be grown.

具体的には例えば、図1に示すように、粒子成長工程では、まず核生成工程で得られた混合水溶液のpH値を調整することができる。 Specifically, for example, as shown in FIG. 1, in the particle growth step, the pH value of the mixed aqueous solution obtained in the nucleation step can be adjusted first.

この際、混合水溶液のpH値は例えば反応温度40℃基準において6.0以上9.0以下となるように調整することができる。この際、混合水溶液のpH値は、6.4以上8.0以下となるように調整することがより好ましく、7.1以上8.0以下となるように調整することがさらに好ましい。この際のpHは、例えば後述するpH調整液を添加することで調整することができる。 At this time, the pH value of the mixed aqueous solution can be adjusted to be 6.0 or more and 9.0 or less based on, for example, a reaction temperature of 40 ° C. At this time, the pH value of the mixed aqueous solution is more preferably adjusted to be 6.4 or more and 8.0 or less, and further preferably adjusted to be 7.1 or more and 8.0 or less. The pH at this time can be adjusted, for example, by adding a pH adjusting solution described later.

これは、混合水溶液のpH値を6.0以上9.0以下とすることで、不純物カチオンが残留することを抑制できるからである。 This is because by setting the pH value of the mixed aqueous solution to 6.0 or more and 9.0 or less, it is possible to suppress the residual impurity cations.

そして、粒子成長工程は、核生成工程後の混合水溶液に、炭酸イオンの存在下、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合する工程とすることができる。 In the particle growth step, the mixed aqueous solution after the nucleation formation step contains an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component in the presence of carbonate ions. And can be added and mixed.

なお、ここでの核生成工程後の混合水溶液とは、上述のように核生成工程後、pHを調整した混合水溶液であることが好ましい。 The mixed aqueous solution after the nucleation step here is preferably a mixed aqueous solution whose pH is adjusted after the nucleation step as described above.

また、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とは、核生成工程の場合と同様に、一部、または全部を混合し、金属成分含有混合水溶液として、混合水溶液に添加してもよい。また、複数の金属化合物を混合することで、特定の金属化合物同士が反応して不要な化合物が生成される場合等には、それぞれの金属成分を含有する水溶液を個別に混合水溶液に添加してもよい。 Further, the aqueous solution containing nickel as a metal component, the aqueous solution containing cobalt as a metal component, and the aqueous solution containing manganese as a metal component are partially or wholly mixed as in the case of the nucleation step. , May be added to the mixed aqueous solution as a mixed aqueous solution containing a metal component. In addition, when a plurality of metal compounds are mixed and specific metal compounds react with each other to generate an unnecessary compound, an aqueous solution containing each metal component is individually added to the mixed aqueous solution. May be good.

さらに、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を、混合水溶液に添加する際、核生成工程の場合と同様に、併せて添加元素を含む水溶液を添加することもできる。上述のように、金属成分含有混合水溶液に添加元素を含む水溶液を混合し、添加することもできる。また、各金属成分を含有する水溶液を個別に混合水溶液に添加する場合には、併せて添加元素を含む水溶液も個別に混合水溶液に添加することができる。 Further, when an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the mixed aqueous solution, an aqueous solution containing an additive element can be added at the same time as in the case of the nucleation step. As described above, an aqueous solution containing an additive element can be mixed with a mixed aqueous solution containing a metal component and added. Further, when the aqueous solution containing each metal component is individually added to the mixed aqueous solution, the aqueous solution containing the additive element can also be individually added to the mixed aqueous solution.

金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とは、核生成工程の場合と同様の水溶液を用いることができる。また、別途、濃度等を調整しても構わない。 As the aqueous solution containing nickel as a metal component, the aqueous solution containing cobalt as a metal component, and the aqueous solution containing manganese as a metal component, the same aqueous solution as in the case of the nucleation step can be used. Further, the concentration and the like may be adjusted separately.

混合水溶液に金属成分としてニッケルを含有する水溶液等を添加する際、得られる混合水溶液のpH値は、後述の様に所定の範囲に制御されていることが好ましい。このため、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等は一度に添加するのではなく、混合水溶液に徐々に滴下することができる。従って、これらの金属成分を含有する溶液、またはその金属成分含有混合水溶液等は、例えば反応槽に一定流量となるように供給することができる。 When an aqueous solution containing nickel as a metal component is added to the mixed aqueous solution, the pH value of the obtained mixed aqueous solution is preferably controlled within a predetermined range as described later. Therefore, an aqueous solution or the like containing nickel as a metal component can be gradually added dropwise to the mixed aqueous solution instead of being added all at once. Therefore, a solution containing these metal components, a mixed aqueous solution containing the metal component, or the like can be supplied to the reaction vessel at a constant flow rate, for example.

粒子成長工程では、上述のようにpH値調整後の混合水溶液に対して、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加することができる。この際も粒子成長工程開始前にpH値を調整したのと同様の理由から、混合水溶液のpH値は、pH値調整後の混合水溶液の場合と同様の範囲、つまり6.0以上9.0以下に維持されていることが好ましく、6.4以上8.0以下に維持されていることがより好ましく、7.1以上8.0以下に維持されていることがさらに好ましい。 In the particle growth step, an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel as a metal component can be added to the mixed aqueous solution after adjusting the pH value as described above. In this case as well, for the same reason that the pH value was adjusted before the start of the particle growth step, the pH value of the mixed aqueous solution was in the same range as that of the mixed aqueous solution after adjusting the pH value, that is, 6.0 or more and 9.0. It is preferably maintained below, more preferably 6.4 or more and 8.0 or less, and even more preferably 7.1 or more and 8.0 or less.

粒子成長工程では、上述の範囲に混合水溶液のpH値を制御することで、不純物残量の少ない前駆体を得ることができる。 In the particle growth step, by controlling the pH value of the mixed aqueous solution within the above range, a precursor having a small amount of impurities remaining can be obtained.

なお、粒子成長工程の間には混合水溶液のpH値が微変動することから、粒子成長工程の間の混合水溶液のpH値の最大値を粒子成長工程の混合水溶液のpH値とすることができ、該混合水溶液のpH値が上記範囲にあることが好ましい。 Since the pH value of the mixed aqueous solution fluctuates slightly during the particle growth step, the maximum pH value of the mixed aqueous solution during the particle growth step can be used as the pH value of the mixed aqueous solution in the particle growth step. It is preferable that the pH value of the mixed aqueous solution is in the above range.

特に、粒子成長工程の間、混合水溶液のpH値の変動幅は中心値(設定pH値)の上下0.2以内になるように制御することが好ましい。これは、混合水溶液のpH値の変動幅が大きい場合には、前駆体が含有する粒子の成長が一定とならず、粒度分布の範囲の狭い均一な粒子が得られない場合があるからである。 In particular, during the particle growth step, it is preferable to control the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution to be within 0.2 above and below the center value (set pH value). This is because when the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution is large, the growth of the particles contained in the precursor is not constant, and uniform particles having a narrow particle size distribution range may not be obtained. ..

上述のように金属成分を含有する水溶液、または混合した金属成分含有混合水溶液を供給する場合、混合水溶液のpHが所定の範囲内に維持できるよう、併せてpH調整水溶液を添加することが好ましい。pH調整水溶液としては、核生成工程と同様のpH調整水溶液を用いることができ、この際のpH調整水溶液としては、特に限定されないが、例えばアルカリ性物質および/またはアンモニウムイオン供給体を含有する水溶液を用いることができる。なお、アルカリ性物質、アンモニウムイオン供給体としては特に限定されないが、初期水溶液において説明したものと同様の物質を用いることができる。pH調整水溶液を反応槽内に供給する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、得られた混合水溶液を十分に撹拌しながら、定量ポンプ等の流量制御が可能なポンプで、混合水溶液のpH値が所定の範囲に保持されるように、添加すればよい。 When supplying an aqueous solution containing a metal component or a mixed aqueous solution containing a mixed metal component as described above, it is preferable to add a pH adjusting aqueous solution at the same time so that the pH of the mixed aqueous solution can be maintained within a predetermined range. As the pH-adjusted aqueous solution, the same pH-adjusted aqueous solution as in the nuclear production step can be used, and the pH-adjusted aqueous solution at this time is not particularly limited, but for example, an aqueous solution containing an alkaline substance and / or an ammonium ion feeder can be used. Can be used. The alkaline substance and the ammonium ion feeder are not particularly limited, but the same substances as those described in the initial aqueous solution can be used. The method of supplying the pH-adjusted aqueous solution into the reaction vessel is not particularly limited. For example, a pump capable of controlling the flow rate of the obtained mixed aqueous solution while sufficiently stirring the mixed aqueous solution, such as a metering pump, is used to prepare the mixed aqueous solution. It may be added so that the pH value is maintained in a predetermined range.

粒子成長工程において、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、0g/L以上20g/L以下であることが好ましく、特に一定値に保たれていることが好ましい。 In the particle growth step, the ammonium ion concentration in the mixed aqueous solution is preferably 0 g / L or more and 20 g / L or less, and particularly preferably kept at a constant value.

これは、アンモニウムイオンの濃度を20g/L以下とすることで、均質に前駆体の粒子の核を成長することができるからである。また、粒子成長工程において、アンモニウムイオン濃度が一定値に保持されていることで、金属イオンの溶解度を安定させることができ、均一な前駆体の粒子の粒子成長を促進できるからである。 This is because the nuclei of the precursor particles can be uniformly grown by setting the concentration of ammonium ions to 20 g / L or less. In addition, since the ammonium ion concentration is maintained at a constant value in the particle growth step, the solubility of metal ions can be stabilized and the particle growth of uniform precursor particles can be promoted.

なお、アンモニウムイオン濃度の下限値は、必要に応じて適宜調整することができ、特に限定されない。従って、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、例えば初期水溶液や、pH調整水溶液に、アンモニウムイオン供給体を用い、その供給量を調整することにより、0g/L以上20g/L以下となるように調節することが好ましい。 The lower limit of the ammonium ion concentration can be appropriately adjusted as needed, and is not particularly limited. Therefore, the ammonium ion concentration in the mixed aqueous solution is adjusted to be 0 g / L or more and 20 g / L or less by, for example, using an ammonium ion feeder in the initial aqueous solution or the pH adjusting aqueous solution and adjusting the supply amount thereof. It is preferable to do so.

また、粒子成長工程では、炭酸イオンの存在下、混合水溶液に、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加、混合することができる。この際、炭酸イオンの供給方法は特に限定されるものではなく、例えば反応槽内に後述する酸素含有ガスと共に二酸化炭素ガスを供給することで混合水溶液に炭酸イオンを供給することができる。また、上述の初期水溶液や、pH調整水溶液を調製する際に、炭酸塩を用いて、炭酸イオンを供給することもできる。 Further, in the particle growth step, an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel as a metal component can be added and mixed with the mixed aqueous solution in the presence of carbonate ions. At this time, the method for supplying carbonate ions is not particularly limited, and for example, carbon dioxide ions can be supplied to the mixed aqueous solution by supplying carbon dioxide gas together with the oxygen-containing gas described later into the reaction vessel. Further, when preparing the above-mentioned initial aqueous solution or pH-adjusted aqueous solution, carbonate ions can be used to supply carbonate ions.

粒子成長工程では、反応槽内に酸素含有ガスを吹き込むことにより、酸素含有雰囲気となるように雰囲気制御を行いながら、金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を例えば一定流量で供給できる。これにより、混合水溶液中に含まれている溶存酸素や、反応槽に供給した酸素含有ガスに含まれる酸素などと反応し炭酸塩の単一結晶ではない不定形の微細な粒子がさらに凝集していき、大きな二次粒子を生成することができる。また、酸素含有ガスを吹き込むことにより、不活性ガス雰囲気の場合と比較して前駆体に対して水素を含有する官能基を混入しやすくすることができ、得られる前駆体が含有する水素と、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meを1.60以上とすることができる。 In the particle growth step, an oxygen-containing gas is blown into the reaction vessel to control the atmosphere so as to create an oxygen-containing atmosphere, and an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel as a metal component is flowed at a constant flow rate, for example. Can be supplied at. As a result, it reacts with dissolved oxygen contained in the mixed aqueous solution and oxygen contained in the oxygen-containing gas supplied to the reaction vessel, and irregularly shaped fine particles that are not single crystals of carbonate are further aggregated. It is possible to generate large secondary particles. Further, by injecting an oxygen-containing gas, it is possible to make it easier to mix a functional group containing hydrogen with the precursor as compared with the case of an inert gas atmosphere, and the hydrogen contained in the obtained precursor and the hydrogen contained in the precursor can be easily mixed. The H / Me, which is the ratio of the amount of substance to the contained metal component Me, can be 1.60 or more.

なお、粒子成長工程で、反応槽内に酸素含有ガスを供給する場合、該酸素含有ガスの供給量は、混合水溶液中の溶存酸素濃度を測定することで確認できる。粒子成長工程中に混合水溶液中の溶存酸素が消費されるため混合水溶液中の溶存酸素量が飽和量の半分以上であれば反応に十分な溶存酸素/酸素が供給できていることになる。 When oxygen-containing gas is supplied into the reaction vessel in the particle growth step, the supply amount of the oxygen-containing gas can be confirmed by measuring the dissolved oxygen concentration in the mixed aqueous solution. Since the dissolved oxygen in the mixed aqueous solution is consumed during the particle growth step, if the amount of dissolved oxygen in the mixed aqueous solution is more than half of the saturated amount, it means that sufficient dissolved oxygen / oxygen can be supplied for the reaction.

酸素含有ガスとしては、例えば空気等を用いることができる。 As the oxygen-containing gas, for example, air or the like can be used.

前駆体の含有する二次粒子の粒径は、粒子成長工程の反応の時間により制御することができる。 The particle size of the secondary particles contained in the precursor can be controlled by the reaction time of the particle growth step.

すなわち、粒子成長工程では、所望の粒径に成長するまで反応を継続すれば、所望の粒径の二次粒子を有する前駆体を得ることができる。 That is, in the particle growth step, if the reaction is continued until the particles grow to a desired particle size, a precursor having secondary particles having a desired particle size can be obtained.

そして、粒子成長工程で前駆体を得た後、既述のように得られた前駆体の粒子の表面を、添加元素で被覆する被覆工程をさらに有することもできる。すなわち、本実施形態の前駆体の製造方法は、粒子成長工程で得られた前駆体の粒子(二次粒子)を添加元素で被覆する、被覆工程をさらに有することもできる。 Then, after obtaining the precursor in the particle growth step, it is also possible to further have a coating step of coating the surface of the particles of the obtained precursor with an additive element as described above. That is, the method for producing a precursor of the present embodiment may further include a coating step of coating the precursor particles (secondary particles) obtained in the particle growth step with an additive element.

被覆工程は、例えば以下のいずれかの工程とすることができる。 The coating step can be, for example, any of the following steps.

例えば、まず前駆体粒子が懸濁したスラリーに、添加元素を含む水溶液を添加して、晶析反応により、前駆体粒子の表面に添加元素を析出させる工程とすることができる。 For example, first, an aqueous solution containing an additive element is added to a slurry in which the precursor particles are suspended, and the additive element is precipitated on the surface of the precursor particles by a crystallization reaction.

なお、前駆体粒子が懸濁したスラリーは、添加元素を含む水溶液を用いて、前駆体粒子をスラリー化することが好ましい。また、前駆体粒子が懸濁したスラリーに、添加元素を含む水溶液を添加する際、該スラリーと添加元素を含む水溶液との混合水溶液のpHは、6.0以上9.0以下となるように制御することが好ましい。これは、スラリーと添加元素を含む水溶液との混合水溶液のpHを上記範囲に制御することで、前駆体粒子の表面を特に均一に添加元素で被覆することができるためである。 As for the slurry in which the precursor particles are suspended, it is preferable to make the precursor particles into a slurry by using an aqueous solution containing an additive element. Further, when the aqueous solution containing the additive element is added to the slurry in which the precursor particles are suspended, the pH of the mixed aqueous solution of the slurry and the aqueous solution containing the additive element is 6.0 or more and 9.0 or less. It is preferable to control. This is because the surface of the precursor particles can be particularly uniformly coated with the additive element by controlling the pH of the mixed aqueous solution of the slurry and the aqueous solution containing the additive element within the above range.

また、被覆工程は、前駆体粒子に対して、添加元素を含む水溶液、またはスラリーを吹き付けて乾燥させる工程とすることもできる。 Further, the coating step may be a step of spraying an aqueous solution containing an additive element or a slurry on the precursor particles to dry them.

被覆工程は、その他に、前駆体粒子と、添加元素を含む化合物とが懸濁したスラリーを噴霧乾燥させる工程とすることもできる。 In addition, the coating step may be a step of spray-drying a slurry in which precursor particles and a compound containing an additive element are suspended.

また、前駆体粒子と、添加元素を含む化合物とを固相法で混合する工程とすることもできる。 Further, the step of mixing the precursor particles and the compound containing the additive element by the solid phase method can also be used.

なお、ここで説明した添加元素を含む水溶液については、核生成工程で説明したものと同様の水溶液を用いることができる。また、被覆工程では、添加元素を含む水溶液に替えて、添加元素を含むアルコキシド溶液を用いてもよい。 As the aqueous solution containing the additive element described here, the same aqueous solution as that described in the nucleation step can be used. Further, in the coating step, an alkoxide solution containing the additive element may be used instead of the aqueous solution containing the additive element.

既述のように核生成工程や、粒子成長工程で初期水溶液や、混合水溶液に、添加元素を含む水溶液を添加し、かつ被覆工程を実施して前駆体粒子の表面を添加元素で被覆する場合、核生成工程や粒子成長工程で初期水溶液や、混合水溶液中に添加する添加元素イオンの量を、被覆する量だけ少なくしておくことが好ましい。これは、混合水溶液に添加する添加元素を含む水溶液の添加量を被覆する量だけ少なくしておくことで、得られる前駆体に含まれる添加元素と、他の金属成分との原子数比を所望の値とすることができるからである。 When an aqueous solution containing an additive element is added to an initial aqueous solution or a mixed aqueous solution in a nucleation generation step or a particle growth step as described above, and a coating step is performed to coat the surface of the precursor particles with the additive element. It is preferable to reduce the amount of additive element ions added to the initial aqueous solution or the mixed aqueous solution in the nucleation formation step or the particle growth step by the amount to be coated. By reducing the amount of the aqueous solution containing the additive element to be added to the mixed aqueous solution by the amount to be coated, the atomic number ratio of the additive element contained in the obtained precursor to other metal components is desired. This is because it can be the value of.

前駆体の粒子の表面を、上述のように、添加元素で被覆する被覆工程は、粒子成長工程終了後、加熱した後の前駆体の粒子に対して行ってもよい。 As described above, the coating step of coating the surface of the precursor particles with the additive element may be performed on the precursor particles after the particle growth step is completed and the particles are heated.

本実施形態の前駆体の製造方法では、核生成工程から粒子成長工程における反応が完了するまで生成物である前駆体を回収しない方式の装置を用いることが好ましい。そのような装置としては、例えば、撹拌機が設置された通常に用いられるバッチ反応槽等が挙げられる。係る装置を採用することで、一般的なオーバーフローによって生成物を回収する連続晶析装置のように、成長中の粒子がオーバーフロー液と同時に回収されるという問題が生じないため、粒度分布が狭く、粒径の揃った粒子を得ることができ、好ましい。 In the method for producing a precursor of the present embodiment, it is preferable to use an apparatus in which the precursor which is a product is not recovered until the reaction in the nucleation step to the particle growth step is completed. Examples of such an apparatus include a commonly used batch reaction vessel in which a stirrer is installed. By adopting such a device, unlike a continuous crystallizer that recovers products by overflow, there is no problem that growing particles are recovered at the same time as the overflow liquid, so that the particle size distribution is narrow. It is preferable because particles having a uniform particle size can be obtained.

また、反応槽の雰囲気を制御するため、密閉式の装置等の雰囲気を制御することが可能な装置を用いることが好ましい。 Further, in order to control the atmosphere of the reaction vessel, it is preferable to use a device capable of controlling the atmosphere, such as a closed device.

反応槽の雰囲気制御が可能な装置を用いることで、前駆体の含有する粒子を、上述した通りの構造のものとすることができると共に、共沈反応をほぼ均一に進めることができるので、粒度分布の優れた粒子、すなわち、粒度分布の範囲の狭い粒子を得ることができる。 By using an apparatus capable of controlling the atmosphere of the reaction vessel, the particles containing the precursor can have the structure as described above, and the coprecipitation reaction can proceed almost uniformly. It is possible to obtain particles having an excellent distribution, that is, particles having a narrow range of particle size distribution.

粒子成長工程では、核生成工程で得られた混合水溶液のpH値が所定の範囲となるように調整し、混合水溶液にさらに金属成分としてニッケルを含有する水溶液等の金属成分を含有する水溶液を添加することにより、均一な前駆体の粒子を得ることができる。 In the particle growth step, the pH value of the mixed aqueous solution obtained in the nucleation step is adjusted to be within a predetermined range, and an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing nickel as a metal component is further added to the mixed aqueous solution. By doing so, uniform precursor particles can be obtained.

以上の粒子成長工程を実施することで、前駆体の粒子を含むスラリーである、前駆体粒子水溶液が得られる。そして、粒子成長工程を終えた後、洗浄工程、乾燥工程を実施することもできる。
(3)洗浄工程
洗浄工程では、上述した粒子成長工程で得られた前駆体の粒子を含むスラリーを洗浄することができる。
By carrying out the above particle growth step, an aqueous precursor particle solution, which is a slurry containing the precursor particles, can be obtained. Then, after the particle growth step is completed, the washing step and the drying step can be carried out.
(3) Cleaning Step In the cleaning step, the slurry containing the precursor particles obtained in the above-mentioned particle growth step can be washed.

洗浄工程では、まず、前駆体の粒子を含むスラリーを濾過した後、水洗し、再度濾過することができる。 In the washing step, the slurry containing the precursor particles can be first filtered, washed with water, and filtered again.

濾過は、通常用いられる方法で行えばよく、例えば、遠心機、吸引濾過機が用いられる。 Filtration may be performed by a commonly used method, and for example, a centrifuge or a suction filter is used.

また、水洗は、通常行われる方法で行えばよく、前駆体の粒子に含まれる余剰の原料等を除去できればよい。 Further, the washing with water may be carried out by a method usually used, and it is sufficient that excess raw materials and the like contained in the particles of the precursor can be removed.

水洗で用いる水は、不純物の混入を防止するため、可能な限り不純物の含有量が少ない水を用いることが好ましく、純水を用いることがより好ましい。
(4)乾燥工程
乾燥工程では、洗浄工程で洗浄した前駆体の粒子を乾燥することができる。
まず、乾燥工程では、例えば、乾燥温度を80℃以上230℃以下として、洗浄済みの前駆体の粒子を乾燥することができる。
As the water used for washing with water, it is preferable to use water having as little impurity content as possible, and more preferably pure water, in order to prevent contamination with impurities.
(4) Drying Step In the drying step, the particles of the precursor washed in the washing step can be dried.
First, in the drying step, for example, the washed precursor particles can be dried by setting the drying temperature to 80 ° C. or higher and 230 ° C. or lower.

乾燥工程後、前駆体を得ることができる。 After the drying step, the precursor can be obtained.

本実施形態の前駆体の製造方法によれば、多孔質な粒子を含有する非水系電解質二次電池用正極活物質を形成できる、前駆体を得ることができる。 According to the method for producing a precursor of the present embodiment, a precursor capable of forming a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing porous particles can be obtained.

また、本実施形態の前駆体の製造方法によれば、主として核生成反応が生じる時間(核生成工程)と、主として粒子成長反応が生じる時間(粒子成長工程)とを明確に分離することにより、両工程を同じ反応槽内で行ったとしても、狭い粒度分布をもつ前駆体の粒子(二次粒子)が得られる。 Further, according to the method for producing a precursor of the present embodiment, the time when the nuclear formation reaction mainly occurs (nuclear generation step) and the time when the particle growth reaction mainly occurs (particle growth step) are clearly separated. Even if both steps are carried out in the same reaction vessel, precursor particles (secondary particles) having a narrow particle size distribution can be obtained.

加えて、本実施形態の前駆体の製造方法では、晶析反応時により得られる前駆体の粒子の結晶サイズを制御することができる。 In addition, in the method for producing a precursor of the present embodiment, the crystal size of the precursor particles obtained during the crystallization reaction can be controlled.

従って、本実施形態の前駆体の製造方法によれば、一次粒子が小粒径であって、二次粒子の粒径均一性が高く、且つ高密度(タップ密度)の前駆体を得ることができる。 Therefore, according to the method for producing a precursor of the present embodiment, it is possible to obtain a precursor having a small particle size of the primary particles, high particle size uniformity of the secondary particles, and a high density (tap density). it can.

また、本実施形態の前駆体の製造方法では、主に反応溶液のpHの調整をするだけで、1つの反応槽内において核生成工程と粒子成長工程を分離して行うことができる。従って、本実施形態の前駆体の製造方法は、容易でかつ大規模生産に適したものであることから、その工業的価値はきわめて大きいといえる。
[非水系電解質二次電池用正極活物質]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、単に「正極活物質」とも記載する)の一構成例について説明する。
Further, in the method for producing a precursor of the present embodiment, the nucleation step and the particle growth step can be separated in one reaction vessel only by mainly adjusting the pH of the reaction solution. Therefore, since the method for producing the precursor of the present embodiment is easy and suitable for large-scale production, it can be said that its industrial value is extremely large.
[Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries]
Next, a configuration example of a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “positive electrode active material”) will be described.

本実施形態の正極活物質は、リチウム金属複合酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質に関する。
そして、リチウム金属複合酸化物は、一般式Li1+αNiCoMn(0.25≦α≦0.55、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1、Mは添加元素であり、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の元素)で表すことができる。
The positive electrode active material of the present embodiment relates to a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a lithium metal composite oxide.
Then, lithium metal composite oxide is represented by the general formula Li 1 + α Ni x Co y Mn z M t O 2 (0.25 ≦ α ≦ 0.55, x + y + z + t = 1,0.05 ≦ x ≦ 0.3,0. 1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is an additive element, and Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo , One or more elements selected from W).

本実施形態の正極活物質は、複数の一次粒子が凝集した、多孔質の二次粒子を含み、二次粒子の内部の空隙率を10%以上30%以下で、二次粒子の個数割合を80%以上とすることができる。 The positive electrode active material of the present embodiment contains porous secondary particles in which a plurality of primary particles are aggregated, the porosity inside the secondary particles is 10% or more and 30% or less, and the number ratio of the secondary particles is set. It can be 80% or more.

本実施形態の正極活物質は、LiM1OとLiM2Oとで表される2種類の層状化合物が固溶したリチウム金属複合酸化物、より具体的にはリチウム過剰ニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含むことができる。なお、本実施形態の正極活物質は、上記リチウム金属複合酸化物から構成することもできる。The positive electrode active material of the present embodiment is a lithium metal composite oxide in which two types of layered compounds represented by Li 2 M1O 3 and Li M2O 2 are dissolved, and more specifically, a lithium excess nickel cobalt manganese composite oxide. Can include. The positive electrode active material of the present embodiment can also be composed of the above lithium metal composite oxide.

上記式中、M1は平均で4価となるよう調整された少なくともMnを含有した金属元素であり、M2は平均で3価となるよう調整された少なくともNi、Co、Mnを含有した金属元素である。 In the above formula, M1 is a metal element containing at least Mn adjusted to have an average of tetravalent, and M2 is a metal element containing at least Ni, Co, and Mn adjusted to have an average of trivalent. is there.

そして、既述の前駆体に示すNi、Co、Mnの組成比がM1+M2で成立するものとする。また、LiM1OとLiM2Oの存在比率はリチウム過剰であることからLiM1Oが0%では無いこととする。Then, it is assumed that the composition ratio of Ni, Co, and Mn shown in the above-mentioned precursor is M1 + M2. Further, since the abundance ratio of Li 2 M1O 3 and Li M2O 2 is excessive lithium, it is assumed that Li 2 M1O 3 is not 0%.

前駆体においても既述のように、非水系電解質二次電池の正極活物質のサイクル特性や出力特性等の電池特性をさらに向上させるために、リチウム金属複合酸化物は、上述のようにMg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素を含有することができる。添加元素の含有量については、前駆体において既述の理由から、原子数比tで0≦t≦0.1の範囲内となるように調整することが好ましい。 As described above, in the precursor as well, in order to further improve the battery characteristics such as the cycle characteristics and output characteristics of the positive electrode active material of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the lithium metal composite oxide is made of Mg, as described above. It can contain one or more additive elements selected from Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo and W. The content of the additive element is preferably adjusted so that the atomic number ratio t is within the range of 0 ≦ t ≦ 0.1 for the reason described above in the precursor.

上記添加元素は、上述のようにMg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上を用いることができるが、特に、添加元素はモリブデンを含むことが好ましい。すなわち、既述の一般式:Li1+αNiCoMn中の添加元素MはMoを含有することが好ましい。これは、本発明の発明者らの検討によれば、正極活物質が、添加元素としてモリブデンを含有する場合、該正極活物質を用いた電池において、初期放電容量を特に増加させることができるからである。As the additive element, one or more selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W can be used as described above, and the additive element particularly contains molybdenum. Is preferable. That is, above the general formula: Li 1 + α Ni x Co y Mn z M t additive element M O 2 preferably contains a Mo. This is because, according to the study by the inventors of the present invention, when the positive electrode active material contains molybdenum as an additive element, the initial discharge capacity can be particularly increased in the battery using the positive electrode active material. Is.

さらに、リチウム金属複合酸化物は、リチウム金属複合酸化物中のLiを除く金属成分、すなわちNi、Co、Mn、及び添加元素Mのうち、モリブデンの含有割合が0.5at%以上5at%以下であることがより好ましい。これは、リチウム金属複合酸化物中のLiを除く金属成分中のモリブデンの含有量を0.5at%以上とすることで、上述の初期放電容量が増加する効果を特に発現できるからである。また、モリブデンは焼成時に焼結を促進する効果を有するが、リチウム金属複合酸化物中のLiを除く金属成分中のモリブデンの含有量を5at%以下とすることで、過度に大きな結晶体が生成することを防止し、該前駆体を用いて作製した電池における抵抗の上昇や、放電容量の低下を確実に防止できるため好ましいからである。 Further, the lithium metal composite oxide has a molybdenum content of 0.5 at% or more and 5 at% or less among the metal components other than Li in the lithium metal composite oxide, that is, Ni, Co, Mn, and the additive element M. More preferably. This is because the above-mentioned effect of increasing the initial discharge capacity can be particularly exhibited by setting the content of molybdenum in the metal component excluding Li in the lithium metal composite oxide to 0.5 at% or more. Further, molybdenum has an effect of accelerating sintering during firing, but by setting the content of molybdenum in the metal component excluding Li in the lithium metal composite oxide to 5 at% or less, an excessively large crystal is generated. This is preferable because it can prevent this from occurring and reliably prevent an increase in resistance and a decrease in discharge capacity in a battery manufactured by using the precursor.

また、本発明の発明者らの検討によれば、添加元素がモリブデンを含有することにより、該前駆体を用いて作製した正極活物質の比表面積を低減できる効果が確認された。これは、モリブデン添加により、正極活物質内の微細な空孔が大きな空孔へ構造的に変化しているためである。さらに、本発明の発明者らの検討によれば、正極活物質の比表面積を1.5m/g以上15.0m/g以下の範囲に制御することで、正極合材ペーストの製造を容易にすることができ、かつ出力特性を高くすることができる。そこで、比表面積を上記範囲に制御する観点からも、添加元素がモリブデンを含有することが好ましい。Further, according to the study by the inventors of the present invention, it was confirmed that the inclusion of molybdenum as the additive element has the effect of reducing the specific surface area of the positive electrode active material produced by using the precursor. This is because the addition of molybdenum structurally changes the fine pores in the positive electrode active material into large pores. Further, according to the study by the inventors of the present invention, by controlling the specific surface area of the positive electrode active material in the range of 1.5 m 2 / g or more and 15.0 m 2 / g or less, the positive electrode mixture paste can be produced. It can be facilitated and the output characteristics can be improved. Therefore, from the viewpoint of controlling the specific surface area within the above range, it is preferable that the additive element contains molybdenum.

本実施形態の正極活物質は、含有する二次粒子の中心部まで均一な細孔を有する構造を有しており、このような多孔質構造とすることにより、反応表面積を大きくすることができる。また、外殻部の一次粒子間の粒界あるいは細孔から電解液が浸入して、粒子内部の反応界面でもリチウムの挿脱入が行われるため、Liイオン、電子の移動が妨げられず、出力特性を高くすることができる。 The positive electrode active material of the present embodiment has a structure having uniform pores up to the center of the contained secondary particles, and the reaction surface area can be increased by adopting such a porous structure. .. Further, since the electrolytic solution infiltrates through the grain boundaries or pores between the primary particles in the outer shell and lithium is inserted and removed at the reaction interface inside the particles, the movement of Li ions and electrons is not hindered. The output characteristics can be improved.

本実施形態の正極活物質は、含有する二次粒子の内部の空隙率が10%以上30%以下であることが好ましい。また、係る中心部まで細孔を有する多孔質な二次粒子を、個数の割合で80%以上含有することが好ましい。なお、多孔質な二次粒子の空隙率は、例えば正極活物質の断面構造をSEMで観察し、画像処理等により算出できる。また、多孔質な二次粒子の個数の割合は、例えばSEMにより複数個、例えば100個の正極活物質の二次粒子の断面構造を観察しそのうち、中心部まで細孔を有する二次粒子の割合をカウントすることで求めることができる。 The positive electrode active material of the present embodiment preferably has a porosity of 10% or more and 30% or less inside the secondary particles contained therein. Further, it is preferable that 80% or more of the porous secondary particles having pores up to the central portion are contained in proportion to the number of the particles. The porosity of the porous secondary particles can be calculated by, for example, observing the cross-sectional structure of the positive electrode active material with SEM and performing image processing or the like. In addition, the ratio of the number of porous secondary particles was determined by observing the cross-sectional structure of a plurality of, for example, 100 secondary particles of the positive electrode active material by SEM, among which the secondary particles having pores to the center. It can be calculated by counting the ratio.

本実施形態の正極活物質は、多孔質構造を有することで、その比表面積を大きくすることができる。本実施形態の正極活物質の比表面積は正極活物質に要求される特性等により任意に選択することができ、特に限定されるものではないが、例えば1.5m/g以上であることが好ましい。これは、本実施形態の正極活物質の比表面積を1.5m/g以上とすることで、正極合材ペーストの製造を容易にすることができ、かつ出力特性を高くすることができるからである。Since the positive electrode active material of the present embodiment has a porous structure, its specific surface area can be increased. The specific surface area of the positive electrode active material of the present embodiment can be arbitrarily selected depending on the characteristics required for the positive electrode active material and is not particularly limited, but may be, for example, 1.5 m 2 / g or more. preferable. This is because by setting the specific surface area of the positive electrode active material of the present embodiment to 1.5 m 2 / g or more, the production of the positive electrode mixture paste can be facilitated and the output characteristics can be improved. Is.

本実施形態の正極活物質の比表面積の上限値は特に限定されないが、例えば15.0m/g以下とすることが好ましく、13.0m/g以下とすることがより好ましい。The upper limit of the specific surface area of the positive electrode active material of the present embodiment is not particularly limited , but is preferably 15.0 m 2 / g or less, and more preferably 13.0 m 2 / g or less, for example.

ただし、特に反応表面積を大きくし、出力特性を特に高くすることが求められる場合、本実施形態の正極活物質の比表面積は、5.0m/g以上15.0m/g以下であることが好ましい。また、特に正極合材ペーストの製造を特に容易にすることが求められる場合には、本実施形態の正極活物質の比表面積は、1.5m/g以上8.0m/g以下であることが好ましい。However, when it is required to particularly increase the reaction surface area and the output characteristics, the specific surface area of the positive electrode active material of the present embodiment shall be 5.0 m 2 / g or more and 15.0 m 2 / g or less. Is preferable. Further, when it is particularly required to particularly facilitate the production of the positive electrode mixture paste, the specific surface area of the positive electrode active material of the present embodiment is 1.5 m 2 / g or more and 8.0 m 2 / g or less. Is preferable.

また、本実施形態の正極活物質によれば、多孔質構造とすることで、電池とした場合の出力特性を高めることができると共に、タップ密度も高くすることができる。 Further, according to the positive electrode active material of the present embodiment, the porous structure can enhance the output characteristics in the case of a battery and also increase the tap density.

本実施形態の正極活物質のタップ密度は、特に限定されるものではないが、1.7g/cc以上であることが好ましく、1.8g/cc以上であることがより好ましい。 The tap density of the positive electrode active material of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 1.7 g / cc or more, and more preferably 1.8 g / cc or more.

本実施形態の正極活物質は、例えば、2032型コイン型電池の正極に用いた場合、250mAh/g以上の高い初期放電容量を有することが好ましい。また、高放電レート条件(2C)での放電容量が、195mAh/g以上であることが好ましい。 The positive electrode active material of the present embodiment preferably has a high initial discharge capacity of 250 mAh / g or more when used for the positive electrode of a 2032 type coin-type battery, for example. Further, it is preferable that the discharge capacity under the high discharge rate condition (2C) is 195 mAh / g or more.

なお、上記高放電レート条件(2C)での放電容量は、2Cで複数回、例えば3回測定を行い、その複数回の測定の平均値とすることができる。
[非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法(以下、単に「正極活物質の製造方法」とも記載する)の一構成例について説明する。
The discharge capacity under the high discharge rate condition (2C) can be measured a plurality of times, for example, three times at 2C, and can be used as an average value of the plurality of measurements.
[Manufacturing method of positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries]
Next, a configuration example of a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as a “method for producing a positive electrode active material”) will be described.

本実施形態の正極活物質の製造方法は、既述の正極活物質の粒子構造となるように正極活物質を製造できるのであれば、特に限定されないが、以下の方法を採用すれば、該正極活物質をより確実に製造できるので、好ましい。 The method for producing the positive electrode active material of the present embodiment is not particularly limited as long as the positive electrode active material can be produced so as to have the particle structure of the positive electrode active material described above, but if the following method is adopted, the positive electrode is said. It is preferable because the active material can be produced more reliably.

本実施形態の正極活物質の製造方法は、以下の工程を有することができる。 The method for producing the positive electrode active material of the present embodiment can have the following steps.

既述の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法により得られた非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を、80℃以上600℃以下の温度で熱処理する熱処理工程。
熱処理工程により得られた粒子に対してリチウム化合物を添加、混合してリチウム混合物を形成する混合工程。
リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、600℃以上1000℃以下の温度で焼成する焼成工程。
A heat treatment step of heat-treating the positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery described above at a temperature of 80 ° C. or higher and 600 ° C. or lower.
A mixing step of adding and mixing a lithium compound to the particles obtained by the heat treatment step to form a lithium mixture.
A firing step in which a lithium mixture is fired at a temperature of 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower in an oxidizing atmosphere.

以下、各工程について説明する。
(1)熱処理工程
熱処理工程では、既述の前駆体を80℃以上600℃以下の温度で熱処理することができる。熱処理を行うことで、前駆体に含有されている水分を除去し、最終的に得られる正極活物質中の金属の原子数やリチウムの原子数の割合がばらつくことを防ぐことができる。
Hereinafter, each step will be described.
(1) Heat Treatment Step In the heat treatment step, the precursor described above can be heat-treated at a temperature of 80 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. By performing the heat treatment, the water content contained in the precursor can be removed, and it is possible to prevent the number of metal atoms and the ratio of lithium atoms in the finally obtained positive electrode active material from fluctuating.

なお、正極活物質中の金属の原子数やリチウムの原子数の割合にばらつきが生じない程度に水分が除去できればよいので、全ての前駆体をニッケルコバルトマンガン複合酸化物に転換する必要はない。しかしながら、上記ばらつきをより少なくするためには、加熱温度を500℃以上として前駆体の粒子を複合酸化物粒子に全て転換することが好ましい。 It is not necessary to convert all the precursors to nickel-cobalt-manganese composite oxides as long as the water content can be removed to the extent that the number of metal atoms and the ratio of lithium atoms in the positive electrode active material do not vary. However, in order to further reduce the variation, it is preferable to convert all the precursor particles into composite oxide particles at a heating temperature of 500 ° C. or higher.

熱処理工程において、熱処理温度を80℃以上としているのは、熱処理温度が80℃未満の場合、前駆体の粒子中の余剰水分が除去できず、上記ばらつきを抑制することができない恐れがあるからである。 In the heat treatment step, the heat treatment temperature is set to 80 ° C. or higher because if the heat treatment temperature is less than 80 ° C., excess water in the particles of the precursor cannot be removed and the above variation cannot be suppressed. is there.

一方、熱処理温度を600℃以下としているのは、熱処理温度が600℃を超えると、焙焼により粒子が焼結して均一な粒径の複合酸化物粒子が得られない恐れがあるからである。 On the other hand, the heat treatment temperature is set to 600 ° C. or lower because if the heat treatment temperature exceeds 600 ° C., the particles may be sintered by roasting and composite oxide particles having a uniform particle size may not be obtained. ..

熱処理条件に対応した前駆体の粒子中に含有される金属成分を分析によって予め求めておき、リチウム化合物との比を決めておくことで、上記ばらつきを抑制することができる。 The above variation can be suppressed by determining the metal component contained in the particles of the precursor corresponding to the heat treatment conditions in advance by analysis and determining the ratio with the lithium compound.

熱処理雰囲気は特に制限されるものではなく、非還元性雰囲気であればよいが、簡易的に行える空気気流中において行うことが好ましい。 The heat treatment atmosphere is not particularly limited and may be a non-reducing atmosphere, but it is preferably performed in an air stream that can be easily performed.

また、熱処理時間は、特に制限されないが、1時間未満では前駆体の粒子の余剰水分の除去が十分に行われない場合があるので、少なくとも1時間以上が好ましく、2時間以上15時間以下がより好ましい。 The heat treatment time is not particularly limited, but if it is less than 1 hour, the excess water of the precursor particles may not be sufficiently removed. Therefore, at least 1 hour or more is preferable, and 2 hours or more and 15 hours or less is more preferable. preferable.

そして、熱処理に用いられる設備は、特に限定されるものではなく、前駆体の粒子を非還元性雰囲気中、好ましくは空気気流中で加熱できるものであればよく、ガス発生がない電気炉などが好適に用いられる。
(2)混合工程
混合工程は、上記熱処理工程において加熱されて得られた熱処理済み粒子に、リチウム化合物を添加、混合して、リチウム混合物を形成する工程である。
The equipment used for the heat treatment is not particularly limited, as long as the precursor particles can be heated in a non-reducing atmosphere, preferably in an air stream, such as an electric furnace that does not generate gas. It is preferably used.
(2) Mixing Step The mixing step is a step of adding and mixing a lithium compound to the heat-treated particles obtained by heating in the heat treatment step to form a lithium mixture.

なお、熱処理工程において熱処理して得られた熱処理済み粒子は、ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物粒子および/またはニッケルコバルトマンガン複合酸化物粒子を含んでいる。 The heat-treated particles obtained by heat treatment in the heat treatment step include nickel cobalt manganese carbonate composite particles and / or nickel cobalt manganese composite oxide particles.

熱処理済み粒子とリチウム化合物とは、リチウム混合物中のリチウム以外の金属の原子数、すなわち、ニッケル、コバルト、マンガンおよび添加元素の原子数の和(Me)と、リチウムの原子数(Li)との比(Li/Me)が、1.1以上1.8以下となるように混合することが好ましい。この際、Li/Meが1.3以上1.5以下となるように混合することがより好ましい。 The heat-treated particles and the lithium compound are the sum of the atomic numbers of metals other than lithium in the lithium mixture, that is, the sum of the atomic numbers of nickel, cobalt, manganese and additive elements (Me), and the atomic number of lithium (Li). It is preferable to mix so that the ratio (Li / Me) is 1.1 or more and 1.8 or less. At this time, it is more preferable to mix so that Li / Me is 1.3 or more and 1.5 or less.

すなわち、焼成工程前後でLi/Meは変化しないので、この混合工程で混合するLi/Meが正極活物質におけるLi/Meとなるため、リチウム混合物におけるLi/Meが、得ようとする正極活物質におけるLi/Meと同じになるように混合される。 That is, since Li / Me does not change before and after the firing step, the Li / Me mixed in this mixing step becomes Li / Me in the positive electrode active material, so that the Li / Me in the lithium mixture is the positive electrode active material to be obtained. It is mixed so as to be the same as Li / Me in.

リチウム混合物を形成するために使用されるリチウム化合物は、特に限定されるものではないが、入手が容易であるため、例えば、水酸化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウムから選択された1種類以上を好ましく用いることができる。 The lithium compound used to form the lithium mixture is not particularly limited, but one or more selected from, for example, lithium hydroxide, lithium nitrate, and lithium carbonate is preferable because it is easily available. Can be used.

特に、取り扱いの容易さ、品質の安定性を考慮すると、リチウム混合物を形成する際に用いるリチウム化合物としては、水酸化リチウム、炭酸リチウムから選択された1種類以上を用いることがより好ましい。 In particular, in consideration of ease of handling and stability of quality, it is more preferable to use one or more selected from lithium hydroxide and lithium carbonate as the lithium compound used when forming the lithium mixture.

混合には、一般的な混合機を使用することができ、たとえば、シェーカーミキサ、レーディゲミキサ、ジュリアミキサ、Vブレンダなどを用いればよい。
(3)焼成工程
焼成工程は、上記混合工程で得られたリチウム混合物を焼成して、正極活物質とする工程である。焼成工程において混合粉を焼成すると、熱処理済み粒子に、リチウム化合物中のリチウムが拡散するので、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物が形成される。
A general mixer can be used for mixing, and for example, a shaker mixer, a lady gem mixer, a julia mixer, a V blender, or the like may be used.
(3) Firing step The firing step is a step of calcining the lithium mixture obtained in the above mixing step to obtain a positive electrode active material. When the mixed powder is fired in the firing step, lithium in the lithium compound diffuses into the heat-treated particles, so that a lithium nickel cobalt manganese composite oxide is formed.

この際のリチウム混合物の焼成温度は特に限定されないが、例えば600℃以上1000℃以下であることが好ましい。 The firing temperature of the lithium mixture at this time is not particularly limited, but is preferably 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, for example.

これは、焼成温度を600℃以上とすることで、熱処理済み粒子中へのリチウムの拡散を十分に促進し、余剰のリチウムや未反応の粒子の残留を抑制し、電池に用いられた場合に十分な電池特性が得られるからである。 This is because by setting the firing temperature to 600 ° C. or higher, the diffusion of lithium into the heat-treated particles is sufficiently promoted, the residual lithium and unreacted particles are suppressed, and when used in a battery. This is because sufficient battery characteristics can be obtained.

ただし、焼成温度が1000℃を超えると、複合酸化物粒子間で激しく焼結が生じるとともに、異常粒成長を生じる可能性があり、焼成後の粒子が粗大となって粒子内部に微細な細孔ができなくなる可能性があるからである。このような正極活物質は、比表面積が低下するため、電池に用いた場合、正極の抵抗が上昇して電池容量が低下するという問題が生じる。 However, if the firing temperature exceeds 1000 ° C., the composite oxide particles may be violently sintered and abnormal grain growth may occur, and the particles after firing become coarse and have fine pores inside the particles. This is because there is a possibility that Since such a positive electrode active material has a reduced specific surface area, when used in a battery, there arises a problem that the resistance of the positive electrode increases and the battery capacity decreases.

リチウム混合物の焼成温度は、得られる正極活物質の比表面積にも影響を与えることから、正極活物質に要求される比表面積に応じて、既述の温度範囲の中から選択することもできる。例えば正極活物質の比表面積を特に抑制することが求められる場合には、焼成温度を高めの温度、例えば900℃以上950℃以下とすることが好ましい。本発明の発明者の検討によれば、係る温度範囲で焼成することで、得られる正極活物質の比表面積を1.5m/g以上8.0m/g以下とすることができ、正極合材ペーストの製造を特に容易にすることができる。また、該正極活物質を用いて非水系電解質二次電池とした場合に、電池容量を高く保つことができ、好ましい。Since the firing temperature of the lithium mixture also affects the specific surface area of the obtained positive electrode active material, it can be selected from the above-mentioned temperature ranges according to the specific surface area required for the positive electrode active material. For example, when it is required to particularly suppress the specific surface area of the positive electrode active material, it is preferable to set the firing temperature to a higher temperature, for example, 900 ° C. or higher and 950 ° C. or lower. According to the study of the inventor of the present invention, the specific surface area of the obtained positive electrode active material can be set to 1.5 m 2 / g or more and 8.0 m 2 / g or less by firing in such a temperature range, and the positive electrode can be obtained. The production of the mixture paste can be particularly facilitated. Further, when the positive electrode active material is used as a non-aqueous electrolyte secondary battery, the battery capacity can be kept high, which is preferable.

なお、熱処理済み粒子とリチウム化合物との反応を均一に行わせる観点から、昇温速度を3℃/min以上10℃/min以下として上記温度まで昇温することが好ましい。 From the viewpoint of uniformly reacting the heat-treated particles with the lithium compound, it is preferable to raise the temperature to the above temperature by setting the heating rate to 3 ° C./min or more and 10 ° C./min or less.

さらには、リチウム化合物の融点付近の温度にて1時間以上5時間以下程度保持することで、より反応を均一に行わせることができる。リチウム化合物の融点付近で温度を保持した場合は、その後、所定の焼成温度まで昇温することができる。 Furthermore, the reaction can be made more uniform by holding the lithium compound at a temperature near the melting point for about 1 hour or more and 5 hours or less. When the temperature is maintained near the melting point of the lithium compound, the temperature can be raised to a predetermined firing temperature thereafter.

焼成時間のうち、焼成温度での保持時間は、1時間以上とすることが好ましく、2時間以上24時間以下であることがより好ましい。 Of the firing times, the holding time at the firing temperature is preferably 1 hour or more, and more preferably 2 hours or more and 24 hours or less.

これは2時間以上焼成温度で保持することで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の生成を十分に促進できるからである。 This is because the formation of the lithium nickel-cobalt-manganese composite oxide can be sufficiently promoted by holding the calcination temperature for 2 hours or more.

焼成温度での保持時間終了後、特に限定されるものではないが、リチウム混合物を匣鉢に積載して焼成する場合には匣鉢の劣化を抑止するため、降下速度を2℃/min以上10℃/min以下として、200℃以下になるまで雰囲気を冷却することが好ましい。 After the holding time at the firing temperature is completed, the rate of descent is not particularly limited, but when the lithium mixture is loaded in a sack and fired, the descent rate is set to 2 ° C./min or more and 10 in order to suppress deterioration of the sack. It is preferable to cool the atmosphere to 200 ° C. or lower at ° C./min or lower.

焼成時の雰囲気は、酸化性雰囲気とすることが好ましく、酸素濃度が18容積%以上100容量%以下の雰囲気とすることがより好ましく、該酸素濃度の酸素と不活性ガスの混合雰囲気とすることが特に好ましい。すなわち、焼成は、大気ないしは酸素含有ガス中で行うことが好ましい。 The atmosphere at the time of firing is preferably an oxidizing atmosphere, more preferably an atmosphere having an oxygen concentration of 18% by volume or more and 100% by volume or less, and a mixed atmosphere of oxygen and an inert gas having the oxygen concentration. Is particularly preferable. That is, firing is preferably performed in the atmosphere or an oxygen-containing gas.

上述のように、酸素濃度が18容積%以上の雰囲気とするのが好ましいのは、酸素濃度を18容量%以上とすることで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の結晶性を十分に高めることができるからである。 As described above, it is preferable to create an atmosphere having an oxygen concentration of 18% by volume or more, because the crystallinity of the lithium nickel-cobalt-manganese composite oxide can be sufficiently enhanced by setting the oxygen concentration to 18% by volume or more. Because it can be done.

特に電池特性を考慮すると、酸素気流中で行うことが好ましい。 In particular, considering the battery characteristics, it is preferable to perform the operation in an oxygen stream.

なお、焼成に用いられる炉は、特に限定されるものではなく、大気ないしは酸素含有ガス中でリチウム混合物を加熱できるものであればよいが、炉内の雰囲気を均一に保つ観点から、ガス発生がない電気炉が好ましい。また、バッチ式あるいは連続式の炉をいずれも用いることができる。 The furnace used for firing is not particularly limited as long as it can heat the lithium mixture in the atmosphere or an oxygen-containing gas, but from the viewpoint of keeping the atmosphere in the furnace uniform, gas generation is generated. No electric furnace is preferred. Further, either a batch type or a continuous type furnace can be used.

また、リチウム化合物として、水酸化リチウムや炭酸リチウムを使用した場合には、混合工程終了後、焼成工程を実施する前に、仮焼することが好ましい。仮焼温度は、焼成温度より低く、かつ、350℃以上800℃以下であることが好ましく、450℃以上780℃以下であることがより好ましい。 When lithium hydroxide or lithium carbonate is used as the lithium compound, it is preferable to perform calcining after the mixing step and before the firing step. The calcining temperature is preferably lower than the firing temperature and preferably 350 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and more preferably 450 ° C. or higher and 780 ° C. or lower.

仮焼時間は、1時間以上10時間以下程度であることが好ましく、3時間以上6時間以下であることがより好ましい。 The calcination time is preferably about 1 hour or more and 10 hours or less, and more preferably 3 hours or more and 6 hours or less.

なお、仮焼は、仮焼温度で保持して仮焼することが好ましい。特に、水酸化リチウムや炭酸リチウムと、熱処理済み粒子との反応温度において仮焼することが好ましい。 It is preferable that the calcining is carried out at the calcining temperature. In particular, it is preferable to perform calcining at the reaction temperature of lithium hydroxide or lithium carbonate and the heat-treated particles.

仮焼を行った場合、熱処理済み粒子へのリチウムの拡散が十分に行われ、均一なリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を得ることができ、好ましい。 When calcining is performed, lithium is sufficiently diffused into the heat-treated particles, and a uniform lithium nickel-cobalt-manganese composite oxide can be obtained, which is preferable.

焼成工程によって得られたリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粒子は、凝集もしくは軽度の焼結が生じている場合がある。 The particles of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide obtained by the firing step may be aggregated or slightly sintered.

この場合には、解砕してもよい。これにより、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含む本実施形態の正極活物質を得ることができる。 In this case, it may be crushed. Thereby, the positive electrode active material of the present embodiment containing the lithium nickel cobalt manganese composite oxide can be obtained.

なお、解砕とは、焼成時に二次粒子間の焼結ネッキングなどにより生じた複数の二次粒子からなる凝集体に、機械的エネルギーを投入して、二次粒子自体をほとんど破壊することなく二次粒子を分離させて、凝集体をほぐす操作のことである。
[非水系電解質二次電池]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池の一構成例について説明する。本実施形態の非水系電解質二次電池は、既述の正極活物質を用いた正極を有することができる。
In addition, crushing means that mechanical energy is applied to an agglomerate composed of a plurality of secondary particles generated by sintering necking between secondary particles during firing, and the secondary particles themselves are hardly destroyed. It is an operation to separate secondary particles and loosen agglomerates.
[Non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, a configuration example of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described. The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment can have a positive electrode using the positive electrode active material described above.

まず、本実施形態の非水系電解質二次電池の構造を説明する。 First, the structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described.

本実施形態の非水系電解質二次電池(以下、単に「二次電池」とも記載する)は、正極材料に既述の正極活物質を用いたこと以外は、一般的な非水系電解質二次電池と実質的に同様の構造を有することができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “secondary battery”) is a general non-aqueous electrolyte secondary battery except that the above-mentioned positive electrode active material is used as the positive electrode material. It can have a structure substantially similar to that of the above.

本実施形態の二次電池は例えば、ケースと、このケース内に収容された正極、負極、非水系電解質およびセパレータを備えた構造を有することができる。 The secondary battery of the present embodiment can have, for example, a case and a structure including a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator housed in the case.

より具体的には、本実施形態の二次電池は、セパレータを介して正極と負極とを積層させた電極体を有することができる。そして、電極体に非水系電解質を含浸させ、正極の正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および負極の負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、それぞれ集電用リードなどを用いて接続し、ケースに密閉した構造とすることができる。 More specifically, the secondary battery of the present embodiment can have an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator. Then, the electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte to collect current between the positive electrode current collector of the positive electrode and the positive electrode terminal communicating with the outside, and between the negative electrode current collector of the negative electrode and the negative electrode terminal communicating with the outside. It can be connected using a lead or the like to form a structure sealed in a case.

なお、本実施形態の二次電池の構造は、上記例に限定されないのはいうまでもなく、また、その外形も筒形や積層形など、種々の形状を採用することができる。 Needless to say, the structure of the secondary battery of the present embodiment is not limited to the above example, and various shapes such as a tubular shape and a laminated shape can be adopted as the outer shape thereof.

(正極)
まず、本実施形態の二次電池の特徴である正極について説明する。正極は、シート状の部材であり、既述の正極活物質を含有する正極合材ペーストを、たとえば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布乾燥して形成されている。
(Positive electrode)
First, the positive electrode, which is a feature of the secondary battery of the present embodiment, will be described. The positive electrode is a sheet-shaped member, and is formed by applying and drying a positive electrode mixture paste containing the above-mentioned positive electrode active material on the surface of a current collector made of aluminum foil, for example.

なお、正極は、使用する電池にあわせて適宜処理される。たとえば、目的とする電池に応じて適当な大きさに形成する裁断処理や、電極密度を高めるためにロールプレスなどによる加圧圧縮処理等が行われる。 The positive electrode is appropriately processed according to the battery used. For example, a cutting process for forming an appropriate size according to a target battery, a pressure compression process using a roll press or the like for increasing the electrode density, and the like are performed.

前記正極合材ペーストは、正極合材に、溶剤を添加、混練して形成することができる。正極合材は、粉末状になっている既述の正極活物質と、導電材および結着剤とを混合して形成することができる。 The positive electrode mixture paste can be formed by adding a solvent to the positive electrode mixture and kneading it. The positive electrode mixture can be formed by mixing the above-mentioned positive electrode active material in powder form with a conductive material and a binder.

導電材は、電極に適当な導電性を与えるために添加されるものである。この導電材は、特に限定されないが、たとえば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛および膨張黒鉛など)や、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料を用いることができる。 The conductive material is added in order to give appropriate conductivity to the electrode. The conductive material is not particularly limited, and for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.) or a carbon black material such as acetylene black or ketjen black can be used.

結着剤は、正極活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすものである。この正極合材に使用される結着剤は、特に限定されないが、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。 The binder serves to hold the positive electrode active material particles together. The binder used in this positive electrode mixture is not particularly limited, and for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose-based resin, etc. Polyacrylic acid or the like can be used.

なお、正極合材には、活性炭などを添加してもよく、活性炭などを添加することによって、正極の電気二重層容量を増加させることができる。 Activated carbon or the like may be added to the positive electrode mixture, and the electric double layer capacity of the positive electrode can be increased by adding activated carbon or the like.

溶剤は、結着剤を溶解して、正極活物質、導電材および活性炭などを結着剤中に分散させるものである。この溶剤は特に限定されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。 The solvent dissolves the binder and disperses the positive electrode active material, the conductive material, activated carbon, and the like in the binder. The solvent is not particularly limited, but for example, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

また、正極合材ペースト中における各物質の混合比は、特に限定されない。たとえば、溶剤を除いた正極合材の固形分を100質量部とした場合、一般の非水系電解質二次電池の正極と同様、正極活物質の含有量を60質量部以上95質量部以下、導電材の含有量を1質量部以上20質量部以下、結着剤の含有量を1質量部以上20質量部以下とすることができる。 Further, the mixing ratio of each substance in the positive electrode mixture paste is not particularly limited. For example, when the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material is 60 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, and the conductivity is similar to that of the positive electrode of a general non-aqueous electrolyte secondary battery. The content of the material can be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less, and the content of the binder can be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less.

(負極)
負極は、銅などの金属箔集電体の表面に、負極合材ペーストを塗布し、乾燥して形成されたシート状の部材である。この負極は、負極合材ペーストを構成する成分やその配合、集電体の素材などは異なるものの、実質的に前記正極と同様の方法によって形成され、正極と同様に、必要に応じて各種処理が行われる。
(Negative electrode)
The negative electrode is a sheet-like member formed by applying a negative electrode mixture paste to the surface of a metal leaf current collector such as copper and drying it. Although the components constituting the negative electrode mixture paste, their composition, the material of the current collector, and the like are different, the negative electrode is formed by a method substantially the same as that of the positive electrode, and is subjected to various treatments as necessary like the positive electrode. Is done.

負極合材ペーストは、負極活物質と結着剤とを混合した負極合材に、適当な溶剤を加えてペースト状にしたものである。 The negative electrode mixture paste is made into a paste by adding an appropriate solvent to a negative electrode mixture in which a negative electrode active material and a binder are mixed.

負極活物質は、たとえば、金属リチウムやリチウム合金などのリチウムを含有する物質や、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる吸蔵物質を採用することができる。 As the negative electrode active material, for example, a substance containing lithium such as metallic lithium or a lithium alloy, or a storage substance capable of storing and desorbing lithium ions can be adopted.

吸蔵物質は、特に限定されないが、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂などの有機化合物焼成体、およびコークスなどの炭素物質の粉状体を用いることができる。係る吸蔵物質を負極活物質に採用した場合には、正極同様に、結着剤として、PVDFなどの含フッ素樹脂を用いることができ、負極活物質を結着剤中に分散させる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。 The occlusal substance is not particularly limited, and for example, a calcined product of an organic compound such as natural graphite, artificial graphite, or phenol resin, and a powdered material of a carbon substance such as coke can be used. When such an occlusion material is adopted as the negative electrode active material, a fluororesin such as PVDF can be used as the binder as in the case of the positive electrode, and the solvent for dispersing the negative electrode active material in the binder can be used. An organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

(セパレータ)
セパレータは、正極と負極との間に挟み込んで配置されるものであり、正極と負極とを分離し、電解質を保持する機能を有している。係るセパレータは、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微細な孔を多数有する膜を用いることができるが、上記機能を有するものであれば、特に限定されない。
(Separator)
The separator is arranged so as to be sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and has a function of separating the positive electrode and the negative electrode and holding an electrolyte. As the separator, for example, a thin film such as polyethylene or polypropylene, which has a large number of fine pores, can be used, but is not particularly limited as long as it has the above function.

(非水系電解質)
非水系電解質は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte is a solution of a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.

有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート;また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート;さらに、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル化合物;エチルメチルスルホンやブタンスルトンなどの硫黄化合物;リン酸トリエチルやリン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる1種類を、単独で、あるいは2種類以上を混合して、用いることができる。 Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and trifluoropropylene carbonate; and chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and dipropyl carbonate; further, tetrahydrofuran and 2-. Ether compounds such as methyl tetrahydrofuran and dimethoxyethane; sulfur compounds such as ethylmethylsulfone and butane sulton; phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate, etc., alone or in admixture of two or more. , Can be used.

支持塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiN(CF3SO22、およびそれらの複合塩などを用いることができる。As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and a composite salt thereof can be used.

なお、非水系電解質は、電池特性改善のため、ラジカル捕捉剤、界面活性剤、難燃剤などを含んでいてもよい。 The non-aqueous electrolyte may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, or the like in order to improve the battery characteristics.

(本実施形態の非水系電解質二次電池の特性)
本実施形態の非水系電解質二次電池は、例えば上記構成を有することができ、既述の正極活物質を用いた正極を有しているので、高い初期放電容量、低い正極抵抗が得られ、高容量で高出力となる。
(Characteristics of non-aqueous electrolyte secondary battery of this embodiment)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment can have, for example, the above configuration and has a positive electrode using the positive electrode active material described above, so that a high initial discharge capacity and a low positive electrode resistance can be obtained. High capacity and high output.

(本実施形態の二次電池の用途)
本実施形態の二次電池は、上記性質を有するので、常に高容量を要求される小型携帯電子機器(ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話端末など)の電源に好適である。
(Use of the secondary battery of this embodiment)
Since the secondary battery of the present embodiment has the above-mentioned properties, it is suitable as a power source for small portable electronic devices (notebook personal computers, mobile phone terminals, etc.) that always require high capacity.

また、本実施形態の二次電池は、高出力が要求されるモーター駆動用電源としての電池にも好適である。電池は、大型化すると安全性の確保が困難になり、高価な保護回路が必要不可欠であるが、本実施形態の二次電池は、優れた安全性を有しているため、安全性の確保が容易になるばかりでなく、高価な保護回路を簡略化し、より低コストにできる。そして、小型化、高出力化が可能であることから、搭載スペースに制約を受ける輸送機器用の電源として好適である。 Further, the secondary battery of the present embodiment is also suitable for a battery as a power source for driving a motor, which requires high output. As the size of the battery increases, it becomes difficult to ensure the safety, and an expensive protection circuit is indispensable. However, the secondary battery of the present embodiment has excellent safety, so that the safety is ensured. Not only is it easier to do, but it also simplifies expensive protection circuits and makes them cheaper. Further, since it is possible to reduce the size and increase the output, it is suitable as a power source for transportation equipment whose mounting space is restricted.

以下、実施例を参照しながら本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

以下に各実施例、比較例での試料の作製条件、及び評価結果について説明する。
[実施例1]
1.前駆体の製造、評価
まず、前駆体を、以下の手順により作製した。
The sample preparation conditions and evaluation results in each Example and Comparative Example will be described below.
[Example 1]
1. 1. Preparation and evaluation of precursors First, precursors were prepared by the following procedure.

なお、すべての実施例、比較例を通じて、前駆体、正極活物質および二次電池の作製には、特に断りのない限り、和光純薬工業株式会社製試薬特級の各試料を使用している。
(核生成工程)
(1)初期水溶液の調製
まず、反応槽(5L)内に、水を約1.2Lの量まで入れて撹拌しながら、槽内温度を40℃に設定し、以下の核生成工程、核解砕工程、及び粒子成長工程において混合水溶液が40℃となるように制御した。なお、初期水溶液、混合水溶液の温度は、反応槽の周囲に設けた反応槽用の加温水の温度を調整することにより制御した。
Throughout all the examples and comparative examples, unless otherwise specified, each sample of Wako Pure Chemical Industries, Ltd.'s reagent special grade is used for producing the precursor, the positive electrode active material, and the secondary battery.
(Nucleation process)
(1) Preparation of initial aqueous solution First, put water up to about 1.2 L in the reaction vessel (5 L) and set the temperature in the vessel to 40 ° C. while stirring, and then perform the following nucleation step and nucleation. The temperature of the mixed aqueous solution was controlled to 40 ° C. in the crushing step and the particle growth step. The temperature of the initial aqueous solution and the mixed aqueous solution was controlled by adjusting the temperature of the warming water for the reaction tank provided around the reaction tank.

そして、反応槽内の水に、25質量%アンモニア水を適量加えて、初期水溶液中のアンモニウムイオン濃度を5g/Lに調節した。 Then, an appropriate amount of 25% by mass aqueous ammonia was added to the water in the reaction vessel to adjust the ammonium ion concentration in the initial aqueous solution to 5 g / L.

初期水溶液にさらに64%硫酸を添加しpHを6.4に調整した。 The pH was adjusted to 6.4 by further adding 64% sulfuric acid to the initial aqueous solution.

そして、反応槽内には、酸素含有ガスとして、空気圧縮機から空気ガスを4L/分で供給し、槽内をパージし、酸素を含む雰囲気とした。なお、粒子成長工程が終了するまで空気ガスの供給を継続し、反応槽内は空気雰囲気、すなわち酸素含有雰囲気に保持されている。
(2)金属成分含有混合水溶液の調製
次に、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、及び硫酸マンガンを水に溶かして金属イオンの濃度が2.0mol/Lの金属成分含有混合水溶液を調製した。この金属成分含有混合水溶液では、各金属の元素モル比が、Ni:Co:Mn=0.165:0.165:0.67となるように調整した。
(3)pH調整水溶液の調整
炭酸ナトリウムと炭酸アンモニウムとを水に溶かして、炭酸イオン濃度が2.2mol/LのpH調整水溶液を調製した。なお、pH調整水溶液における炭酸ナトリウムと、炭酸アンモニウムとは、モル比が9:2となるように添加した。
(4)初期水溶液への、金属成分含有混合水溶液の添加、混合
金属成分含有混合水溶液を、反応槽内の初期水溶液に10.3ml/min.の割合で加えて、混合水溶液とした。
Then, as an oxygen-containing gas, air gas was supplied into the reaction vessel at 4 L / min from an air compressor, and the inside of the vessel was purged to create an atmosphere containing oxygen. The supply of air gas is continued until the particle growth step is completed, and the inside of the reaction vessel is maintained in an air atmosphere, that is, an oxygen-containing atmosphere.
(2) Preparation of Metal Component-Containing Mixed Aqueous Solution Next, nickel sulfate, cobalt sulfate, and manganese sulfate were dissolved in water to prepare a metal component-containing mixed aqueous solution having a metal ion concentration of 2.0 mol / L. In this mixed aqueous solution containing metal components, the element molar ratio of each metal was adjusted to be Ni: Co: Mn = 0.165: 0.165: 0.67.
(3) Adjustment of pH-adjusted aqueous solution Sodium carbonate and ammonium carbonate were dissolved in water to prepare a pH-adjusted aqueous solution having a carbonate ion concentration of 2.2 mol / L. In addition, sodium carbonate and ammonium carbonate in the pH-adjusted aqueous solution were added so as to have a molar ratio of 9: 2.
(4) Addition of a mixed aqueous solution containing a metal component to the initial aqueous solution, and adding the mixed aqueous solution containing a mixed metal component to the initial aqueous solution in the reaction vessel at 10.3 ml / min. Was added to prepare a mixed aqueous solution.

なお、金属成分含有混合水溶液を添加する際、同時に、pH調整水溶液を加えて、反応槽中の混合水溶液のpH値を6.4(核生成pH値)を超えないように制御しながら、4分間晶析させて核生成工程を実施した。また、核生成工程の間、混合水溶液のpH値の変動幅は、中心値(設定pH値)6.2の上下0.2の範囲内であった。
(5)核解砕工程
その後、撹拌を5分間継続し、核の解砕をおこなった。
(粒子成長工程)
粒子成長工程では、核生成工程と同じ金属成分含有混合水溶液、及びpH調整水溶液を用いた。以下に粒子成長工程の実験手順を説明する。
(1)混合水溶液のpHの調整
粒子成長工程では、まず核生成工程で得られた混合水溶液にpH調整水溶液を添加してpH値を7.4(液温40℃基準)とした。
(2)混合水溶液への金属成分含有混合水溶液の添加、混合
pH値調整後の混合水溶液に、金属成分含有混合水溶液を10.3ml/min.の割合で添加した。
When the mixed aqueous solution containing a metal component is added, a pH adjusting aqueous solution is added at the same time to control the pH value of the mixed aqueous solution in the reaction vessel so as not to exceed 6.4 (nucleation pH value). The nucleation step was carried out by crystallizing for a minute. Further, during the nucleation step, the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution was within the range of 0.2 above and below the center value (set pH value) 6.2.
(5) Nuclear crushing step After that, stirring was continued for 5 minutes to crush the nucleus.
(Particle growth process)
In the particle growth step, the same metal component-containing mixed aqueous solution and pH-adjusted aqueous solution as in the nucleation step were used. The experimental procedure of the particle growth process will be described below.
(1) Adjustment of pH of mixed aqueous solution In the particle growth step, a pH-adjusted aqueous solution was first added to the mixed aqueous solution obtained in the nucleation step to set the pH value to 7.4 (based on a liquid temperature of 40 ° C.).
(2) Addition of metal component-containing mixed aqueous solution to mixed aqueous solution, mixing 10.3 ml / min of metal component-containing mixed aqueous solution to the mixed aqueous solution after adjusting the pH value. Was added at the ratio of.

この際、混合水溶液pH値が反応温度40℃基準で7.4を超えないように金属成分含有混合水溶液、およびpH調整水溶液の添加量を制御した。 At this time, the addition amounts of the mixed aqueous solution containing a metal component and the pH adjusting aqueous solution were controlled so that the pH value of the mixed aqueous solution did not exceed 7.4 based on the reaction temperature of 40 ° C.

この状態を100分間継続した後、撹拌を止めて、晶析を終了させた。 After continuing this state for 100 minutes, stirring was stopped and crystallization was completed.

そして、粒子成長工程により得られた生成物を、水洗、濾過、乾燥させて前駆体の粒子を得た(洗浄、乾燥工程)。 Then, the product obtained by the particle growth step was washed with water, filtered, and dried to obtain precursor particles (washing and drying steps).

なお、粒子成長工程において、pH値は、pHコントローラによりpH調整水溶液の供給流量を調整することで制御され、混合水溶液のpH値の変動幅は中心値(設定pH値)7.2の上下0.2の範囲内であった。 In the particle growth step, the pH value is controlled by adjusting the supply flow rate of the pH-adjusted aqueous solution with a pH controller, and the fluctuation range of the pH value of the mixed aqueous solution is 0 above and below the center value (set pH value) 7.2. It was within the range of .2.

また、核生成工程、及び粒子成長工程において、混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度は5g/Lに維持されていた。 Further, in the nucleation step and the particle growth step, the ammonium ion concentration in the mixed aqueous solution was maintained at 5 g / L.

(前駆体の評価)
得られた前駆体について、無機酸により溶解した後、ICP発光分光法により化学分析を行ったところ、その組成は、Ni:Co:Mn=14.9at%:16.7at%:68.4at%からなる炭酸塩であることが確認できた。さらに、元素分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック製 型式:FlashEA 1112)を用いて、水素(H)の元素量を測定し、金属(Ni+Co+Mn)との物質量比を算出すると1.69と多くの水素を含むことが確認できた。また、水素を含有する官能基を有することが確認できた。
(Evaluation of precursor)
The obtained precursor was dissolved with an inorganic acid and then chemically analyzed by ICP emission spectroscopy. As a result, the composition thereof was Ni: Co: Mn = 14.9 at%: 16.7 at%: 68.4 at%. It was confirmed that it was a carbonate composed of. Furthermore, the elemental amount of hydrogen (H) was measured using an elemental analyzer (Thermo Fisher Scientific model: FlashEA 1112), and the substance amount ratio with the metal (Ni + Co + Mn) was calculated to be as high as 1.69. It was confirmed that it contained hydrogen. It was also confirmed that it has a functional group containing hydrogen.

また、この前駆体の粒子について、平均粒径D50を、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置(日機装株式会社製、マイクロトラックHRA)を用いて測定した結果、平均粒径は7.4μmであることが確認できた。Further, the particles of the precursor, the average particle diameter D 50, a laser diffraction scattering particle size distribution analyzer (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., Microtrac HRA) result of measurement with a mean particle size is 7.4μm I was able to confirm that.

次に、得られた前駆体の粒子のSEM(株式会社日立ハイテクノロジース製、走査電子顕微鏡S−4700)観察(倍率:3000倍)を行ったところ、得られた前駆体の粒子は、略球状であり、粒径がほぼ均一に揃っていることが確認された。なお、係る形状の場合、表2に示している前駆体の粒子の球形性を〇と判断する。 Next, SEM (scanning electron microscope S-4700, manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd.) of the obtained precursor particles was observed (magnification: 3000 times), and the obtained precursor particles were omitted. It was confirmed that it was spherical and the particle size was almost uniform. In the case of such a shape, the spherical property of the precursor particles shown in Table 2 is judged to be 〇.

SEM観察結果を図2に示す。
2.正極活物質の製造、評価
次に、得られた前駆体を用いて正極活物質の製造、評価を行った。
The SEM observation results are shown in FIG.
2. 2. Production and evaluation of positive electrode active material Next, the positive electrode active material was produced and evaluated using the obtained precursor.

(正極活物質の製造)
上記前駆体を、空気(酸素:21容量%)気流中にて、500℃で2時間の熱処理を行って、熱処理済み粒子である複合酸化物粒子に転換して回収した。
(Manufacturing of positive electrode active material)
The precursor was heat-treated at 500 ° C. for 2 hours in an air (oxygen: 21% by volume) air stream to convert it into composite oxide particles which were heat-treated particles and recovered.

次に、熱処理済み粒子とリチウム化合物とを混合し、リチウム混合物を得た。 Next, the heat-treated particles and a lithium compound were mixed to obtain a lithium mixture.

具体的には、得られるリチウム混合物のLi/Me=1.5となるように炭酸リチウムを秤量し、上記熱処理済み粒子と混合してリチウム混合物を調製した。 Specifically, lithium carbonate was weighed so that Li / Me = 1.5 of the obtained lithium mixture, and mixed with the heat-treated particles to prepare a lithium mixture.

混合は、シェーカーミキサ装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製、TURBULA TypeT2C)を用いて行った。 Mixing was performed using a shaker mixer device (TURBULA Type T2C, manufactured by Willie et Bacoffen (WAB)).

得られたリチウム混合物を大気中(酸素:21容量%)にて、500℃で5時間仮焼した後、800℃で2時間焼成し、冷却した後、解砕して正極活物質を得た。 The obtained lithium mixture was calcined in the air (oxygen: 21% by volume) at 500 ° C. for 5 hours, then calcined at 800 ° C. for 2 hours, cooled, and then crushed to obtain a positive electrode active material. ..

なお、得られた正極活物質の組成は、Li1.5Ni0.149Co0.167Mn0.684と表される。The composition of the obtained positive electrode active material is represented by Li 1.5 Ni 0.149 Co 0.167 Mn 0.684 O 2.

(正極活物質の評価)
前駆体の粒子の場合と同様の方法で、得られた正極活物質の粒度分布を測定したところ、平均粒径は7.0μmであることが確認できた。
(Evaluation of positive electrode active material)
When the particle size distribution of the obtained positive electrode active material was measured by the same method as in the case of the precursor particles, it was confirmed that the average particle size was 7.0 μm.

また、正極活物質の断面SEM観察を行った。 In addition, cross-sectional SEM observation of the positive electrode active material was performed.

正極活物質の断面のSEM観察を行うに当たって、複数の正極活物質粒子の二次粒子を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリッシャ加工により該粒子の断面観察が可能な状態としてから、SEMにより観察を行った。 In observing the cross section of the positive electrode active material by SEM, secondary particles of a plurality of positive electrode active material particles were embedded in the resin, and the cross section of the particles could be observed by cross-section polisher processing, and then the observation was performed by SEM. ..

図3A、図3Bに正極活物質の断面SEM観察結果を示す。図3Bは、図3Aの一部拡大図であり、図3Aで点線で囲った粒子の拡大図となる。 3A and 3B show the cross-sectional SEM observation results of the positive electrode active material. FIG. 3B is a partially enlarged view of FIG. 3A, which is an enlarged view of the particles surrounded by the dotted line in FIG. 3A.

図3A、図3Bに示したように、得られた正極活物質は、略球状であることが確認できた。この場合、表3において球形性を〇と評価する。また、二次粒子内部の中心部まで均一な細孔を有した構造となっていることが確認できた。 As shown in FIGS. 3A and 3B, it was confirmed that the obtained positive electrode active material was substantially spherical. In this case, the sphericalness is evaluated as 〇 in Table 3. In addition, it was confirmed that the structure had uniform pores up to the center inside the secondary particles.

また、これらの断面SEM像の粒子を100個以上観察した結果、中心部まで細孔を持つ粒子(多孔質粒子)の個数の割合は、100%であった。また、画像解析ソフトを用いて二次粒子の空隙率を測定したところ22%であった。 Further, as a result of observing 100 or more particles of these cross-sectional SEM images, the ratio of the number of particles having pores to the center (porous particles) was 100%. Moreover, when the porosity of the secondary particles was measured using image analysis software, it was 22%.

さらに、タップ密度の測定を行ったところ、1.8g/ccであることが確認できた。 Furthermore, when the tap density was measured, it was confirmed that the tap density was 1.8 g / cc.

タップ密度は、得られた正極活物質を20mlメスシリンダーに充填後、該メスシリンダーについて、高さ2cmからの自由落下を500回繰り返す方法で密に充填させてから測定を行った。 The tap density was measured after filling a 20 ml graduated cylinder with the obtained positive electrode active material and then densely filling the graduated cylinder with a method of repeating free fall from a height of 2 cm 500 times.

また、得られた正極活物質について、流動方式ガス吸着法比表面積測定装置(ユアサアイオニクス社製、マルチソーブ)により比表面積を求めたところ、12.4m/gであることが確認できた。Further, when the specific surface area of the obtained positive electrode active material was determined by a flow method gas adsorption method specific surface area measuring device (Multisorb, manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.), it was confirmed that it was 12.4 m 2 / g.

[二次電池の製造]
得られた正極活物質を用いて、2032型コイン型電池を作製し、評価した。
[Manufacturing of secondary batteries]
A 2032 type coin-type battery was prepared and evaluated using the obtained positive electrode active material.

図4を用いて、作製したコイン型電池の構成について説明する。図4はコイン型電池の断面構成図を模式的に示している。 The configuration of the manufactured coin-type battery will be described with reference to FIG. FIG. 4 schematically shows a cross-sectional configuration diagram of a coin-type battery.

図4に示す様に、このコイン型電池10は、ケース11と、このケース11内に収容された電極12とから構成されている。 As shown in FIG. 4, the coin-type battery 10 is composed of a case 11 and an electrode 12 housed in the case 11.

ケース11は、中空かつ一端が開口された正極缶111と、この正極缶111の開口部に配置される負極缶112とを有しており、負極缶112を正極缶111の開口部に配置すると、負極缶112と正極缶111との間に電極12を収容する空間が形成されるように構成されている。 The case 11 has a positive electrode can 111 that is hollow and has one end opened, and a negative electrode can 112 that is arranged in the opening of the positive electrode can 111. When the negative electrode can 112 is arranged in the opening of the positive electrode can 111, , A space for accommodating the electrode 12 is formed between the negative electrode can 112 and the positive electrode can 111.

電極12は、正極121、セパレータ122および負極123からなり、この順で並ぶように積層されており、正極121が正極缶111の内面に接触し、負極123が負極缶112の内面に接触するようにケース11に収容されている。 The electrode 12 is composed of a positive electrode 121, a separator 122, and a negative electrode 123, and is laminated so as to be arranged in this order so that the positive electrode 121 contacts the inner surface of the positive electrode can 111 and the negative electrode 123 contacts the inner surface of the negative electrode can 112. Is housed in the case 11.

なお、ケース11は、ガスケット113を備えており、このガスケット113によって、正極缶111と負極缶112との間が電気的に絶縁状態を維持するように固定されている。また、ガスケット113は、正極缶111と負極缶112との隙間を密封して、ケース11内と外部との間を気密液密に遮断する機能も有している。 The case 11 is provided with a gasket 113, and the gasket 113 is fixed between the positive electrode can 111 and the negative electrode can 112 so as to maintain an electrically insulated state. Further, the gasket 113 also has a function of sealing the gap between the positive electrode can 111 and the negative electrode can 112 to hermetically and liquidally shut off the inside and the outside of the case 11.

このコイン型電池10を、以下のようにして作製した。まず、得られた正極活物質52.5mg、アセチレンブラック15mg、およびポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)7.5mgを溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)と共に混合し、100MPaの圧力で直径11mm、厚さ100μmにプレス成形して、正極121を作製した。作製した正極121を、真空乾燥機中、120℃で12時間乾燥した。この正極121、負極123、セパレータ122および電解液とを用いて、コイン型電池10を、露点が−80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。 The coin-type battery 10 was manufactured as follows. First, 52.5 mg of the obtained positive electrode active material, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) were mixed together with a solvent (N-methyl-2-pyrrolidone), and the diameter was 11 mm at a pressure of 100 MPa. A positive electrode 121 was produced by press molding to a thickness of 100 μm. The prepared positive electrode 121 was dried at 120 ° C. for 12 hours in a vacuum dryer. Using the positive electrode 121, the negative electrode 123, the separator 122, and the electrolytic solution, the coin-type battery 10 was produced in a glove box having an Ar atmosphere with a dew point controlled at −80 ° C.

なお、負極123には、直径14mmの円盤状に打ち抜かれた平均粒径20μm程度の黒鉛粉末と、ポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用いた。また、セパレータ122には、膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。電解液には、1MのLiClO4を支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。For the negative electrode 123, a graphite powder having an average particle size of about 20 μm punched into a disk shape having a diameter of 14 mm and a negative electrode sheet coated with polyvinylidene fluoride on a copper foil were used. Further, as the separator 122, a polyethylene porous membrane having a film thickness of 25 μm was used. As the electrolytic solution, an equal amount mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) using 1M LiClO 4 as a supporting electrolyte (manufactured by Tomiyama Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.

[電池評価]
得られたコイン型電池10の性能を評価する、初期放電容量は、以下のように定義した。
[Battery evaluation]
The initial discharge capacity for evaluating the performance of the obtained coin-type battery 10 was defined as follows.

初期放電容量は、コイン型電池10を作製してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(open circuit voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.05C(270mA/gを1Cとする)としてカットオフ電圧4.65Vまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧2.35Vまで放電したときの容量を初期放電容量とした。 The initial discharge capacity is set to 0.05 C (270 mA / g as 1 C) for the current density with respect to the positive electrode after the open circuit voltage OCV (open circuit voltage) is stabilized by leaving the coin-type battery 10 for about 24 hours after being manufactured. ) Was charged to a cutoff voltage of 4.65 V, and after a one-hour rest, the capacity when the cutoff voltage was discharged to 2.35 V was defined as the initial discharge capacity.

上記正極活物質を用いて形成された正極を有するコイン型電池について、電池評価を行ったところ、初期放電容量は282mAh/gであった。また、高放電レート特性を評価するため0.01Cで充放電容量を測定、その後、0.2C,0.5C,1.0Cで各3回充放電容量を測定した後、2.0Cで3回測定した平均値を高放電レートの放電容量とした。その値は、216mAh/gであった。 When a battery evaluation was performed on a coin-type battery having a positive electrode formed by using the positive electrode active material, the initial discharge capacity was 282 mAh / g. Further, in order to evaluate the high discharge rate characteristics, the charge / discharge capacity is measured at 0.01C, then the charge / discharge capacity is measured 3 times at 0.2C, 0.5C, and 1.0C, and then 3 at 2.0C. The average value measured once was taken as the discharge capacity of the high discharge rate. The value was 216 mAh / g.

本実施例の製造条件をまとめたものを表1に、本実施例により得られた前駆体の特性を表2に、正極活物質の特性およびこの正極活物質を用いて製造したコイン型電池の各評価を表3に、それぞれ示す。また、以下の実施例2および比較例1、2についても、同様の内容について同表に示す。
[実施例2]
粒子成長工程の時間を196分間に変更した点以外は、実施例1と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1〜表3に示す。
Table 1 summarizes the manufacturing conditions of this example, Table 2 shows the characteristics of the precursor obtained in this example, the characteristics of the positive electrode active material, and the coin-type battery manufactured using this positive electrode active material. Each evaluation is shown in Table 3. In addition, the same contents of Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 below are shown in the same table.
[Example 2]
A precursor, a positive electrode active material, and a secondary battery were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the time of the particle growth step was changed to 196 minutes. The results are shown in Tables 1 to 3.

なお、得られた正極活物質の組成は、Li1.5Ni0.154Co0.167Mn0.679と表されることになる。The composition of the obtained positive electrode active material is represented as Li 1.5 Ni 0.154 Co 0.167 Mn 0.679 O 2.

本実施例では、粒子成長工程の時間を長くしたことで、前駆体や、正極活物質が含有する粒子の平均粒径は、大きくなっていることが確認できた。ただし、電池特性は実施例1と同様であることが確認できた。
[実施例3]
核生成工程、及び粒子成長工程で、添加元素としてモリブデンを添加するため、金属含有混合水溶液にモリブデン酸アンモニウム溶液を添加した。
In this example, it was confirmed that the average particle size of the particles contained in the precursor and the positive electrode active material was increased by lengthening the time of the particle growth step. However, it was confirmed that the battery characteristics were the same as those in Example 1.
[Example 3]
In order to add molybdenum as an additive element in the nucleation step and the particle growth step, an ammonium molybdate solution was added to the metal-containing mixed aqueous solution.

なお、金属含有混合水溶液中の、他の遷移金属元素であるNi、Co、及びMnと、Moとの合計のうち、Moの割合が1.5at%になるように金属含有混合水溶液に、モリブデン酸アンモニウムを添加、混合した。また、金属含有混合水溶液中の他の金属、すなわちNi、Co、及びMnの比は実施例2の場合と同様になっている。 In addition, molybdenum is added to the metal-containing mixed aqueous solution so that the ratio of Mo to the total of Mo and Ni, Co, and Mn, which are other transition metal elements, is 1.5 at%. Ammonium acid acid was added and mixed. Further, the ratio of other metals, that is, Ni, Co, and Mn in the metal-containing mixed aqueous solution is the same as in the case of Example 2.

上記金属含有混合水溶液を用いた点以外は、実施例2と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1〜表3に示す。 A precursor, a positive electrode active material, and a secondary battery were prepared and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the above metal-containing mixed aqueous solution was used. The results are shown in Tables 1 to 3.

なお、得られた正極活物質の組成は、Li1.5Ni0.146Co0.167Mn0.673Mo0.015と表されることになる。
[実施例4]
核生成工程、及び粒子成長工程で、添加元素としてモリブデンを添加するため、金属含有混合水溶液にモリブデン酸アンモニウム溶液を添加した。
The composition of the obtained positive electrode active material is represented as Li 1.5 Ni 0.146 Co 0.167 Mn 0.673 Mo 0.015 O 2.
[Example 4]
In order to add molybdenum as an additive element in the nucleation step and the particle growth step, an ammonium molybdate solution was added to the metal-containing mixed aqueous solution.

なお、金属含有混合水溶液中の、他の遷移金属元素であるNi、Co、及びMnと、Moとの合計のうち、Moの割合が3.6at%になるように金属含有混合水溶液に、モリブデン酸アンモニウムを添加、混合した。また、金属含有混合水溶液中の他の金属、すなわちNi、Co、及びMnの比は実施例2の場合と同様になっている。 In addition, molybdenum is added to the metal-containing mixed aqueous solution so that the ratio of Mo to the total of Mo and Ni, Co, and Mn, which are other transition metal elements, is 3.6 at%. Ammonium acid acid was added and mixed. Further, the ratio of other metals, that is, Ni, Co, and Mn in the metal-containing mixed aqueous solution is the same as in the case of Example 2.

上記金属含有混合水溶液を用いた点以外は、実施例2と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1〜表3に示す。 A precursor, a positive electrode active material, and a secondary battery were prepared and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the above metal-containing mixed aqueous solution was used. The results are shown in Tables 1 to 3.

なお、得られた正極活物質の組成は、Li1.5Ni0.160Co0.175Mn0.629Mo0.036と表されることになる。
[実施例5]
正極活物質を製造する際、焼成工程の焼成温度を950℃に変更した点以外は、実施例2と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1〜表3に示す。
The composition of the obtained positive electrode active material is represented as Li 1.5 Ni 0.160 Co 0.175 Mn 0.629 Mo 0.036 O 2.
[Example 5]
A precursor, a positive electrode active material, and a secondary battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the firing temperature in the firing step was changed to 950 ° C. when producing the positive electrode active material. The results are shown in Tables 1 to 3.

なお、得られた正極活物質の組成は、Li1.5Ni0.154Co0.167Mn0.679と表されることになる。The composition of the obtained positive electrode active material is represented as Li 1.5 Ni 0.154 Co 0.167 Mn 0.679 O 2.

本実施例では、正極活物質を製造する際、焼成工程の焼成温度を高くすることで、得られる正極活物質の比表面積を、1.5m/g以上8.0m/g以下の正極合材を製造するのに適した比表面積にできることを確認できた。ただし、この場合でも初期放電容量、及び高放電レート条件での放電容量を高くできることが確認できた。
[実施例6]
正極活物質を製造する際、焼成工程の焼成温度を900℃に変更した点以外は、実施例2と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1〜表3に示す。
In this embodiment, when the positive electrode active material is produced, the specific surface area of the positive electrode active material obtained by raising the firing temperature in the firing step is 1.5 m 2 / g or more and 8.0 m 2 / g or less. It was confirmed that the specific surface area suitable for producing a mixture can be obtained. However, even in this case, it was confirmed that the initial discharge capacity and the discharge capacity under high discharge rate conditions can be increased.
[Example 6]
A precursor, a positive electrode active material, and a secondary battery were prepared and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the firing temperature in the firing step was changed to 900 ° C. when producing the positive electrode active material. The results are shown in Tables 1 to 3.

なお、得られた正極活物質の組成は、Li1.5Ni0.154Co0.167Mn0.679と表されることになる。The composition of the obtained positive electrode active material is represented as Li 1.5 Ni 0.154 Co 0.167 Mn 0.679 O 2.

本実施例では、正極活物質を製造する際、焼成工程の焼成温度を高くすることで、得られる正極活物質の比表面積を、1.5m/g以上8.0m/g以下の正極合材を製造するのに適した比表面積にできることを確認できた。ただし、この場合でも初期放電容量、及び高放電レート条件での放電容量を高くできることが確認できた。
[比較例1]
前駆体の製造時、反応槽内に空気を吹き込まなかった点、及び粒子成長工程の時間を110分間に変更した点以外は、実施例1と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1〜表3に示す。
In this embodiment, when the positive electrode active material is produced, the specific surface area of the positive electrode active material obtained by raising the firing temperature in the firing step is 1.5 m 2 / g or more and 8.0 m 2 / g or less. It was confirmed that the specific surface area suitable for producing a mixture can be obtained. However, even in this case, it was confirmed that the initial discharge capacity and the discharge capacity under high discharge rate conditions can be increased.
[Comparative Example 1]
The precursor, positive electrode active material, and secondary were the same as in Example 1 except that air was not blown into the reaction vessel during the production of the precursor and the time of the particle growth step was changed to 110 minutes. Batteries were manufactured and evaluated. The results are shown in Tables 1 to 3.

なお、上述のように前駆体の製造時に反応槽内に空気を吹き込まなかったため、前駆体の製造時、反応槽内は混合水溶液から発生した炭酸ガスとアンモニアガスの雰囲気となり酸素含有雰囲気ではない。
[比較例2]
前駆体の製造時の反応槽内への吹込みガスを窒素ガスに変更した点以外は、実施例2と同様にして、前駆体、正極活物質、二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1〜表3に示す。
As described above, since air was not blown into the reaction vessel during the production of the precursor, the inside of the reaction vessel becomes an atmosphere of carbon dioxide gas and ammonia gas generated from the mixed aqueous solution during the production of the precursor, and is not an oxygen-containing atmosphere.
[Comparative Example 2]
A precursor, a positive electrode active material, and a secondary battery were prepared and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the gas blown into the reaction vessel during the production of the precursor was changed to nitrogen gas. .. The results are shown in Tables 1 to 3.

得られた正極活物質について、実施例1と同様にして断面SEM観察を行った。 The cross-sectional SEM observation of the obtained positive electrode active material was carried out in the same manner as in Example 1.

図5A、図5Bに代表的な粒子の断面像を示す。なお、図5Aは全体図を示しており、図5Bは図5Aで破線で囲った粒子を拡大して示したものである。 5A and 5B show cross-sectional images of typical particles. Note that FIG. 5A shows an overall view, and FIG. 5B shows an enlarged view of the particles surrounded by the broken line in FIG. 5A.

粒子を100個以上観察した結果、中心部まで細孔を持つ粒子(多孔質粒子)の割合は、31%で、その二次粒子の空隙率は18%であった。また、多孔質ではない二次粒子の空隙率は、3%以下の緻密な粒子であることが確認できた。 As a result of observing 100 or more particles, the proportion of particles having pores up to the center (porous particles) was 31%, and the porosity of the secondary particles was 18%. Further, it was confirmed that the porosity of the secondary particles that were not porous was 3% or less.


実施例1〜6の前駆体は、表2の結果から、いずれも目的組成になっていることを確認できた。さらに、該前駆体から得られた正極活物質は、多孔質粒子の空隙率は10%以上となっており、多孔質粒子の個数の割合も100%となることが確認された。

From the results in Table 2, it was confirmed that the precursors of Examples 1 to 6 all had the target composition. Further, it was confirmed that the positive electrode active material obtained from the precursor had a porosity of 10% or more of the porous particles and a ratio of the number of the porous particles of 100%.

係る正極活物質を用いた電池とすることで、初期放電容量、及び高放電レート条件での放電容量が十分に高くできることが確認できた。 It was confirmed that the initial discharge capacity and the discharge capacity under high discharge rate conditions can be sufficiently increased by using the battery using the positive electrode active material.

これに対して、比較例1、2においては、前駆体について、H/Meが1.6未満となっており、目的組成の前駆体が得られていないことが確認できた。このため、該前駆体を用いて正極活物質を製造した場合に、多孔質粒子はほとんど得られず、また、多孔質粒子の空隙率も小さくなることが確認できた。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, it was confirmed that the H / Me of the precursor was less than 1.6, and the precursor having the target composition was not obtained. Therefore, it was confirmed that when the positive electrode active material was produced using the precursor, almost no porous particles were obtained, and the porosity of the porous particles was also reduced.

そして、係る正極活物質を用いて製造した二次電池においては、初期放電容量、及び高放電レート条件での放電容量が、共に実施例1〜6の場合と比較して劣ることを確認できた。 Then, it was confirmed that in the secondary battery manufactured using the positive electrode active material, both the initial discharge capacity and the discharge capacity under the high discharge rate condition are inferior to those of Examples 1 to 6. ..

以上に非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体、非水系電解質二次電池用正極活物質、非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法を、実施形態および実施例等で説明したが、本発明は上記実施形態および実施例等に限定されない。特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 The above is a method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Although the method for producing the active material has been described in the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples. Various modifications and changes are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims.

本出願は、2016年1月6日に日本国特許庁に出願された特願2016−001366号、および2016年9月23日に日本国特許庁に出願された特願2016−186242号に基づく優先権を主張するものであり、特願2016−001366号、および特願2016−186242号の全内容を本国際出願に援用する。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2016-0013666 filed with the Japan Patent Office on January 6, 2016, and Japanese Patent Application No. 2016-186242 filed with the Japan Patent Office on September 23, 2016. It claims priority, and the entire contents of Japanese Patent Application No. 2016-0013666 and Japanese Patent Application No. 2016-186242 are incorporated in this international application.

Claims (14)

一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、
水素を含有する官能基と、を含んでおり、
含有する水素と、含有する金属成分Meとの物質量比であるH/Meが1.60以上である非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体。
Formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 ( where, in the formula, x + y + z + t = 1,0.05 ≦ x ≦ 0.3,0.1 ≦ y ≦ 0.4,0.55 ≦ z ≦ 0 8.8, 0 ≦ t ≦ 0.1 is satisfied, and M is one or more kinds of additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W). Represented nickel-cobalt-manganese carbonate complex and
It contains a functional group containing hydrogen and
A positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which H / Me, which is the material amount ratio of the contained hydrogen and the contained metal component Me, is 1.60 or more.
前記ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物の前記一般式中の添加元素MはMoを含有し、
前記ニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物中の金属成分のうち、Moの含有割合が0.5at%以上5at%以下である請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体。
The additive element M in the general formula of the nickel cobalt manganese carbonate composite contains Mo and contains Mo.
The positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the content ratio of Mo in the metal component in the nickel cobalt manganese carbonate composite is 0.5 at% or more and 5 at% or less.
リチウム金属複合酸化物を含む非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウム金属複合酸化物は、一般式Li1+αNiCoMn(0.25≦α≦0.55、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1、Mは添加元素であり、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の元素)で表され、
複数の一次粒子が凝集した、多孔質の二次粒子を含み、
前記二次粒子の内部の空隙率が10%以上30%以下で、前記二次粒子の個数割合が80%以上ある非水系電解質二次電池用正極活物質。
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a lithium metal composite oxide.
The lithium metal composite oxide is represented by the general formula Li 1 + α Ni x Co y Mn z M t O 2 (0.25 ≦ α ≦ 0.55, x + y + z + t = 1,0.05 ≦ x ≦ 0.3,0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0.55 ≦ z ≦ 0.8, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is an additive element, and Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Represented by one or more elements selected from W)
Containing porous secondary particles in which multiple primary particles are aggregated,
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the porosity inside the secondary particles is 10% or more and 30% or less, and the number ratio of the secondary particles is 80% or more.
前記リチウム金属複合酸化物の前記一般式中の添加元素MはMoを含有し、
前記リチウム金属複合酸化物中のNi、Co、Mn、及び添加元素Mのうち、モリブデンの含有割合が0.5at%以上5at%以下である請求項3に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
The additive element M in the general formula of the lithium metal composite oxide contains Mo and contains Mo.
The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein the content ratio of molybdenum among Ni, Co, Mn, and the additive element M in the lithium metal composite oxide is 0.5 at% or more and 5 at% or less. Active material.
比表面積が、1.5m/g以上である請求項3または4に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3 or 4, wherein the specific surface area is 1.5 m 2 / g or more. タップ密度が1.7g/cc以上である、請求項3乃至5のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 3 to 5, wherein the tap density is 1.7 g / cc or more. 高放電レート条件(2C)での放電容量が、195mAh/g以上である請求項3乃至6のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 3 to 6, wherein the discharge capacity under the high discharge rate condition (2C) is 195 mAh / g or more. 一般式NiCoMnCO(但し、式中において、x+y+z+t=1、0.05≦x≦0.3、0.1≦y≦0.4、0.55≦z≦0.8、0≦t≦0.1を満たし、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Wから選択される1種類以上の添加元素である。)で表されるニッケルコバルトマンガン炭酸塩複合物と、水素を含有する官能基と、を含む非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法であって、
炭酸イオンの存在下、アルカリ性物質および/またはアンモニウムイオン供給体を含有する初期水溶液と、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを、混合した混合水溶液において核を生成する核生成工程と、
核生成工程で形成した核を成長させる粒子成長工程と、を有し、
前記核生成工程は、前記混合水溶液のpH値を、反応温度40℃基準において7.5以下に制御し、酸素含有雰囲気下で実施する非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。
Formula Ni x Co y Mn z M t CO 3 ( where, in the formula, x + y + z + t = 1,0.05 ≦ x ≦ 0.3,0.1 ≦ y ≦ 0.4,0.55 ≦ z ≦ 0 8.8, 0 ≦ t ≦ 0.1 is satisfied, and M is one or more kinds of additive elements selected from Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, and W). A method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises a nickel-cobalt-manganese carbonate composite represented by the above and a functional group containing hydrogen.
An initial aqueous solution containing an alkaline substance and / or an ammonium ion feeder in the presence of carbonate ions, an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component. And a nucleation generation step to generate nuclei in a mixed aqueous solution
It has a particle growth step of growing nuclei formed in the nucleation step,
The nucleation step is a method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which is carried out in an oxygen-containing atmosphere by controlling the pH value of the mixed aqueous solution to 7.5 or less based on a reaction temperature of 40 ° C. ..
前記アンモニウムイオン供給体は、炭酸アンモニウム水溶液、アンモニア水、塩化アンモニウム水溶液、硫酸アンモニウム水溶液から選択された1種類以上であり、
前記アルカリ性物質は、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択された1種類以上である請求項8に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。
The ammonium ion feeder is one or more selected from an aqueous ammonium carbonate solution, an aqueous ammonia solution, an aqueous ammonium chloride solution, and an aqueous ammonium sulfate solution.
The positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, wherein the alkaline substance is one or more selected from sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. Production method.
前記粒子成長工程は、前記核生成工程後の混合水溶液に、炭酸イオンの存在下、金属成分としてニッケルを含有する水溶液と、金属成分としてコバルトを含有する水溶液と、金属成分としてマンガンを含有する水溶液とを添加、混合する工程であって、
前記粒子成長工程の間、前記混合水溶液中のアンモニウムイオン濃度が、0g/L以上20g/L以下である請求項8または9に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。
In the particle growth step, the mixed aqueous solution after the nucleation formation step contains an aqueous solution containing nickel as a metal component, an aqueous solution containing cobalt as a metal component, and an aqueous solution containing manganese as a metal component in the presence of carbonate ions. Is a process of adding and mixing with
The method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8 or 9, wherein the ammonium ion concentration in the mixed aqueous solution is 0 g / L or more and 20 g / L or less during the particle growth step. ..
前記核生成工程では、前記混合水溶液の温度を、30℃以上に維持する請求項8乃至10のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 8 to 10, wherein the temperature of the mixed aqueous solution is maintained at 30 ° C. or higher in the nucleation step. 前記粒子成長工程で得られた非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を、前記添加元素で被覆する被覆工程をさらに有する請求項8乃至11のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。 The non-aqueous electrolyte 2 according to any one of claims 8 to 11, further comprising a coating step of coating the positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained in the particle growth step with the additive element. A method for producing a positive electrode active material precursor for a secondary battery. 前記被覆工程は、
前記非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体が懸濁したスラリーに、前記添加元素を含む水溶液を添加して、前記非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の表面に前記添加元素を析出させる工程、
前記非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体と、前記添加元素を含む化合物とが懸濁したスラリーを噴霧乾燥させる工程、および
前記非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体と、前記添加元素を含む化合物とを固相法で混合する工程、から選択されたいずれかである請求項12に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法。
The coating step is
An aqueous solution containing the additive element is added to the slurry in which the positive electrode active material precursor for the non-aqueous electrolyte secondary battery is suspended, and the additive element is added to the surface of the positive electrode active material precursor for the non-aqueous electrolyte secondary battery. Step of precipitating,
The step of spray-drying the slurry in which the positive electrode active material precursor for the non-aqueous electrolyte secondary battery and the compound containing the additive element are suspended, and the positive electrode active material precursor for the non-aqueous electrolyte secondary battery, and the above. The method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 12, which is one of the steps selected from the step of mixing a compound containing an additive element by a solid phase method.
請求項8乃至13のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体の製造方法により得られた非水系電解質二次電池用正極活物質前駆体を、80℃以上600℃以下の温度で熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理工程により得られた粒子に対してリチウム化合物を添加、混合してリチウム混合物を形成する混合工程と、
前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気中、600℃以上1000℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有する、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
The positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the method for producing a positive electrode active material precursor for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 8 to 13 is 60 ° C. or higher. A heat treatment process that heats at a temperature below ° C and
A mixing step of adding and mixing a lithium compound to the particles obtained by the heat treatment step to form a lithium mixture.
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises a firing step of firing the lithium mixture at a temperature of 600 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower in an oxidizing atmosphere.
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